A háború után elvált, filmszerződést kapott, haját kiszőkítette és felvette a Marilyn Monroe nevet. Mielőtt kamera elé állhatott volna, új frizurát kreáltak neki, megtanították öltözködni, viselkedni, kicsit még színészkedni is, de sorozatban öt filmje bukott meg. A képen a ''Szőkék előnyben'' című film egyik jelenetének forgatásán 1953-ban.

A népszerűség csúcsaira 1953-ban a Niagara és a Szőkék előnyben című filmek röpítették. Habkönnyű komédiák sora következett, a Hét év vágyódásban produkálta a híres jelenetet, amikor a metrószellőző fölött a szél felfújja szoknyáját. Ő lett Amerika szexszimbóluma, milliók bálványa, akit Joe DiMaggio, a baseball legnagyobb csillaga vett feleségül. (Rendhagyó nászútjuk Koreába vezetett, ahol Marilyn négy nap alatt tízszer lépett fel az ott állomásozó amerikai katonák előtt.) A házasság csak kilenc hónapig tartott, de exférje élete végéig kitartott mellette. A képen Jane Russellel egy, a ''Szőkék előnyben'' című filmhez kapcsolódó rendezvényen 1953-ban.

A színészi képességeiben élete végéig kételkedő Monroe úgy érezte, hogy a film felfalja lelkét, idegessége súlyos fizikai tüneteket produkált. Bizonytalan énje a szerepekbe könnyen illeszkedett, de a forgatásokról órákat késett, mindenkivel összeveszett, szövegét elfelejtette.

Monroe a szexbomba szerepét megelégelve egy év szabadságot vett ki, hogy a híres New York-i Actor's Studióban képezhesse magát. (Állítólag ekkor Rainier monacói herceg őt is számba vette lehetséges feleségként, választása végül azért esett Grace Kellyre, mert ő katolikus vallású volt.) Monroe nem hiába fáradozott, 1956-ban a Buszmegállóban bebizonyította, hogy drámai szerepet is el tud játszani. A képen: ''A folyó, ahonnan nincs visszatérés'' című filmben 1954-ben.

Ugyanebben az évben ismét férjhez ment, a híres drámaíró Arthur Millerhez, akinek kedvéért a zsidó hitre is áttért. A forgatás továbbra is rémálom maradt vele, de egyre érettebb színésznő lett – 1957-ben Angliában a színészkirály Laurence Olivier-vel forgatta A nagyherceg és a táncosnő című filmet. A két főszereplő olykor ökölre is ment egymással, a filmet azonban – legalábbis Angliában – jól fogadták. (A forgatásról készült az Egy hét Marilynnel című film 2011-ben, a Marilynt alakító Michelle Williams Goldon Globe-díjat érdemelt ki). A képen: látogatóban a koreai háborúban szolgáló katonáknál 1954 februárjában.

Monroe ekkor már az alkohol és a tabletták rabja volt, többször elvetélt, házassága megromlott. 1959-ben, gyógyszerekkel teletömve készítette a pályafutása legnagyobb sikerét hozó Van, aki forrón szeretit Tony Curtis és Jack Lemmon társaságában. A komédiában élete alakítását nyújtotta, de partnerei idegeire ment tévesztéseivel. A képen Don Murray karjaiban a ''Buszmegálló'' című filmben 1956-ban.

Következő filmje és következő flörtje a Szeressünk! volt Yves Montand-nal: most higgadtabb volt, de rosszul játszott. Már a szétesés szélén forgatta 1961-ben a Kallódó embereket. Miller, akitől már válófélben volt, naponta átdolgozta a forgatókönyvet. A film befejezése után Monroe partnere, Clark Gable – akihez igaz érzelmek kötötték – meghalt, Monroe egyre nehezebben tudott megküzdeni démonaival. A képen Monroe az amerikai–izraeli válogatott mérkőzése előtt az Ebbets Fied stadionban 1957. május 26-án.

Depressziója miatt kórházba is került, ám ismét régi önmagát idézte, amikor 1962 májusában ő köszönthette John F. Kennedy elnököt annak születésnapi partiján. A köszöntés olyan jól sikerült, hogy románc szövődött közte és az elnök között, sőt annak Robert fivérével is hírbe hozták. (Három házassága mellett számtalan futó viszonya volt többek között Marlon Brandóval, Frank Sinatrával, a rendező Elia Kazannal.) Utolsó főszerepe a Valamit adni kell című vígjáték lett volna, de megbízhatatlansága miatt forgatás közben menesztették, s egyetlen új szerződésajánlatot sem kapott.

A még mindig csak 36 éves Monroe ágyban fekvő meztelen, a telefont markoló holttestét 1962. augusztus 5-én reggel fedezte fel bejárónője. A hivatalos vizsgálat altatótúladagolást állapított meg a halál okaként, de ezt kevesen hitték el, azóta is számtalan összeesküvés-elmélet látott napvilágot. Sírhelyét a Playboyt kiadó Hugh Hefner fizette, a gyászbeszédet Lee Strasberg, az Actor's Studió alapítója tartotta. A képen az ágy, ahol a színésznőt holttan találták.

A filmsztár Jane Russell által leleplezett emlékbélyeg a hollywoodi Mann's kínai színházban 1995. június 20-án.

Warhol-köntösbe öltöztetett parfüm egy tokiói üzletben 2001. november 5-én.

Marilyn Monroe szobra a Centennial Olympic Parkban 1996 júliusában.

Portréja a 2009-es cannes-i filmfesztiválról. Az ezredfordulón a Playboy, a People és az E! Online magazin szavazásán is őt választották az elmúlt évszázad legszexisebb nőjének.