Los Angelesben született 1926. június 1-jén Norma Jean Baker néven. Apja, Edward Mortenson ekkor talán már nem is élt. Nem tudni, hogy anyja, Gladys Monroe elvált-e férjétől, Bakertől, vagy csak külön éltek. Mások szerint Stanley Gifford volt az apja. Monroe maga Clark Gable-t mondta annak kamaszkorában. A családban számos elmebajos akadt, nagyapja Monroe amerikai elnök leszármazottjának tartotta magát, nagyanyja és anyja pedig évekig lakott elmegyógyintézetben. Az anya filmgyári csoportvezető volt, Gifford is a gyárban dolgozott, de nem támogatta Gladyst. Norma Jeant nevelőszülőkhöz adták, később anyja magához vette, de amikor rohamai miatt kórházba vitték, a kislány nyolcévesen árvaházba, majd anyja barátnőjének anyjához került. Ő adta férjhez 16 évesen Jim Doughertyhez. Jim 1944-ben bevonult katonának, Norma Jean hadiüzembe ment dolgozni, s itt fedezte fel egy fotós.

Norma Jean modellként André de Dienes magyar fotóssal bejárta a vadnyugatot.

Elvált a férjétől, címlapra került, szőke lett, szerződést kötött a 20th Century Fox filmstúdióval, és felvette a Marilyn Monroe nevet. Sokáig játszott gyenge filmekben. A kis szerepek világából a híres aktnaptárral próbált kitörni. Új ügynöke, Johnny Hyde révén kapta meg az Aszfaltdzsungel és a Mindent Éváért főszerepét, melyekben nagy sikere volt. Ezek után azonban ismét kis feladatokat kapott, és ismét fotók révén próbált érvényesülni, hálóingben vonult végig a filmgyár főútján. Az aktnaptárból botrány lett, de megúszta, az Éjszakai összecsapás című filmje pedig kasszasikert hozott.

Ekkor imerkedett meg Joe DiMaggióval, a baseball-királlyal, aki erősítette Marilyn Monroe népszerűségét. A Szőkék előnyben című filmjét áthatotta személyisége, nagy komika lett, de már érezte: a film felfalja lelkét. Ő volt a sztár Hollywoodban a Hogyan házasodik egy milliomos premierje után, de aludni nem tudott. Három filmjén 25 millió dollárt keresett a Fox, míg ő csak heti ezret kapott. Nagy harcokat vívott a pénzért és a szerepekért.

DiMaggióval 1951-ben házasságot kötött, ami csak kilenc hónapig tartott, de a baseball-sztár ezután is a közelében maradt. Marilyn Monroe népszerűsége tovább nőtt, amikor Koreában katonák előtt lépett fel és kilógatta magát a helikopterből. Nagyot alakított a Hét év vágyódásban, itt produkálta híres jelenetét a metrószelloző fölött. Bizonytalan énje a szerepekbe könnyen illeszkedett, de a forgatásokról órákat késett, a szövegeket elfelejtette. Milton Greene előnyösebb szerződést kötött számára a Fox-szal, együtt létrehozták a Marilyn Monroe Productionst. Arthur Millerrel, Greene-nel és Lee Strasberg rendezővel állt kapcsolatban, mindegyik támogatta a karrierjét. Marilyn egy évig járt Miller, Amerika nagy drámaírója után, akivel 1956-ban házasságot kötött, és kedvéért a zsidó hitre is áttért. Ezidőtájt sokakat elmart maga mellől, forgatásain botrányokat csinált, de egyre érettebb színésznő lett.

1957-ben New Yorkba ment, mivel Millerrel együtt Angliába készültek egy Lawrence Olivier-vel forgatandó film miatt. Az Amerika-ellenes Tevékenységet Vizsgáló Bizottság behívatta Millert útlevél-ügyben, és a baloldaliság dicsfénye Marilynre is kisugárzott a New York-i értelmiség szemében. Olivier-vel nehezen talált közös hangot, de A nagyherceg és A táncosnő azért csak-csak sikerült, Donatello-díjat is kapott. Monroe újabb házassága viszont megromlott, a viharokat Miller A bűnbeesés után című darabjában írta meg. Marilyn altatókon élt, beperelte Greene-t, megpróbálta a cégből kiszorítani.

A Van, aki forrón szereti-t - Tony Curtis-szel és Jack Lemmonnal - gyógyszerrel teletöltve forgatta. A film élete legnagyobb alakítása lett, de partnerei idegeire ment tévesztéseivel, mondatait a díszletfiókba ragasztották be, hogy ne hibázza el.

Következő filmje a Szeressünk! volt Yves Montand-nal. Újabb flört következett: most higgadtabb volt, de rosszul játszott. Nevadában forgatták a Kallódó embereket, Miller - akivel kapcsolata megszuűt - naponta javította a forgatókönyvet. A forgatás után Clark Gable, akihez igaz érzelmek kötötték, meghalt, Marylin pedig Yves Montand-ba, DiMaggióba, Frank Sinatrába próbált kapaszkodni. Millertől a válást a bíróság 1961. január 20-án, J. F. Kennedy beiktatása napján mondta ki.

Álmatlan, depressziós, kórházas időszak következett Marilyn életében, amelyből az emelte ki hangulatilag, hogy felkérték: születésnapi partiján köszöntse Kennedy elnököt. Új szerepet is kapott, de elvették tőle, amiért beperelte a filmgyárat. New Yorkban A vágy villamosát játszotta színpadon, és nyugtatón élt. Utolsó estéjén, 1962. augusztus 5-én Los Angelesben Robert Kennedyvel, az elnök öccsével volt egy összejövetelen. Másnap reggel holtan találták. Halála is olyan talányos, mint egész élete: lehet, hogy a baloldali író volt feleségével akarták hírbe hozni a Kennedy-testvért, vagy egy miatta elkövetett öngyilkossággal zsarolni? A vizsgálat sok kérdést nyitva hagyott.