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.

Lee Strasberg a sírjánál azt mondta: "Más is akadt, aki gyönyörűszép volt, mint ő, ám benne volt valami más is, amit az emberek megláttak és amivel azonosultak. Sugárzása volt, sóvárgás és vágy áradt belőle, ettől volt más, mint a többi ember, ebből a sugárzásból akart részesülni mindenki, aki ismerte, gyermeki naivitásából, amely csupa félénkség volt, de csupa elektromos feszültség is".