Przyszła na świat jako nieślubne dziecko montażystki z wytwórni filmowej i agenta ubezpieczeniowego, kochanka matki zamężnej z niemieckim imigrantem. Żaden z mężczyzn nie miał ochoty zostać ojcem, a Gladys Monroe Baker szybko trafiła do zakładu dla psychicznie chorych.
Osierocona Norma Jean (takie było prawdziwe imię Marilyn) tułała się po rodzinach zastępczych i przytułkach, była wykorzystywana - także seksualnie - przez swoich opiekunów, a kiedy skończyła 16 lat, przyszywana ciotka wydała ją za mąż za starszego o kilka lat kolegę z sąsiedztwa.
Jako modelka prezentowała kostiumy kąpielowe. 29 lipca 1946 została zauważona przez Howarda Hughesa, szefa studia filmowego RKO, a w sierpniu wezwana do biura Bena Lyona, kierownika ds. obsady. Tam obrała pseudonim sceniczny Marilyn. Najsłynniejszą, sceną z udziałem Marilyn Monroe, uważana jest ta, w Słomianym wdowcu w której aktorka stoi nad kanałem wentylacyjnym metra, a podmuch powietrza unosi jej białą sukienkę.
W ciągu 20 lat przeżyła trzy śluby i cztery rozwody. Wśród jej wybrańców znaleźli się panowie tak różni, jak słynny baseballista Joe DiMaggio czy wybitny dramaturg Arthur Miller. Kochanków trudno by policzyć, jako że bez żenady przyznawała się do sypiania ze wszystkimi, którzy mogli jej pomóc w rozwoju kariery. Na końcu tej długiej listy pojawił się sam prezydent John Kennedy.
Przygoda z polityką (a właściwie politykami) stała się źródłem ostatecznej klęski Monroe: odrzucona przez przyjaciół, brutalnie pozbawiona nadziei na małżeństwo, które uczyniłoby ją pierwszą damą Ameryki, zbyt natrętnie domagająca się miłości i opieki ze strony ludzi zajętych sprawami wagi państwowej.
Nadużywała alkoholu i barbituranów, popadała w coraz częstsze i dłuższe depresje, chorowała na bulimię, sprawiała coraz większe problemy na planie, opóźniając realizację filmów.
5 sierpnia 1962 znaleziono ją martwą w swym domu w Brentwood w Los Angeles, nagą na łóżku ze słuchawką telefoniczną w dłoni. Przyczyną zgonu, wg protokołu z sekcji zwłok, było przedawkowanie środków nasennych (barbituranów), choć nadal niewyjaśnione są ostatecznie tajemnicze okoliczności jej śmierć.
Istnieją hipotezy, iż nie był to przypadek, a morderstwo (zaaplikowanie leków) upozorowane na samobójstwo, z powodu jej związków z rodziną Kennedych oraz komunistami. Za śmierć Marilyn obwiniano amerykańskie służby specjalne, a nawet samą rodzinę Kennedych. Silny wpływ na popularność hipotezy o morderstwie miał fakt, że zamordowano Johna F. Kennedy'ego i jego brata Roberta F. Kennedy'ego.