مریلین از مادری روان پریش و نامتعادل زاده شد. او در 9 سالگی به یتیم‌خانه سپرده شد و سپس در طول سالها سرپرستی وی به 11 خانواده مختلف واگذار شد. دوران کودکی او بنا به گفته خودش در بدترین و سخت ترین شرایط ممکن برای کودکی در سن و سال او گذشت به طوری که پیشنهاد یکی از دوستان مادرش را برای نگهداری از او در یازده سالگی با اشتیاق پذیرفت و از همان خانه ی دوست مادر بود که به دبیرستان رفت. در سن 16 سالگی مجبور به ازدواج با پسر یکی از همسایگان به نام کریس مک‌کی شد. اندکی بعد همسرش به جنگ فرا خوانده شد. مرلین هم در غیاب شوهرش در یک کارخانه‌ی اسلحه‌سازی مشغول به کار شد. همان زمان بود که روزنامه های آمریکا برای تشویق زن هایی که در نبود مردان خود جای خالی آن ها را در کارخانه ها گرفته بودند، شروع به تهیه عکس و گزارش کردند. در همین زمان بود که او توجه یک عکاس ارتش ایالات متحده را به خود جلب کرد و تصویرش روی جلد مجله‌ی رسمی ارتش با نام «Yank» نقش بست. در سال 1945 نورما جین به عنوان مدل عکاسی کم کم به چهره‌ای شناخته شده تبدیل شد. او قراردادی را با یک آژانس مد در هالیوود امضا کرد و به سرعت راه رفتن روی سکوی مُد و ژست گرفتن در برابر دوربین را فرا گرفت. اندکی بعد مشاوری را استخدام کرد و به توصیه این مشاور موهای تیره‌اش را به رنگ بلوند درآورد. در آن زمان نورما جین نام هنری مریلین مونرو را برای خود برگزید.

در سال 1945، سالی که جنگ تمام شد، شوهر مریلین به خانه برگشت ولی با مرلین تازه ای روبرو شد و همان زمان بود که به آسانی از مریلین جدا شد. او با جذابیت های بسیار و استعداد بالای طنزگویی در سال 1947 وارد کار بازیگری در سینما شد و خیلی زود توانست جایگاه مطمئنی برای خود دست و پا کند. او بعد از بازی در فیلم «چگونه می توان با یک میلیونر ازدواج کرد» بود که تبدیل به ستاره ای محبوب و گران قیمت شد. مریلین مونرو در این فیلم نقش پولا، دختری نزدیک‌بین را ایفا می‌کند که دائم با در و دیوار برخورد می‌کند. تصویری که مریلین مونرو در این فیلم از خود نشان داد چنان گیرا و فریبنده بود که توانست بر تصویر بتی گریبل، ستاره زن آن زمان و هم‌بازی‌اش در این فیلم سایه بیندازد.

مریلین  علاوه با کار بازیگری با صدای خود چندین ترانه نیز خوانده است از جمله "می‌خواهم که دوستم بداری" در «بعضی ها داغش رو دوست دارند» و همچنین «الماس‌ها بهترین دوست یک دخترند» در «آقایان موطلایی ها را ترجیح می دهند» از مشهورترین ترانه‌های به جای مانده از این ستاره هالیوود به شمار می‌روند.

در این دوران شایعاتی مبنی بر رابطه‌داشتن با جان اف. کندی، رئیس‌جمهور وقت آمریکا وجود داشت. این شایعه‌ها هیچ‌گاه ثابت نشده‌اند، اما تا به امروز این شایعات به قوت خود باقی‌ مانده‌اند. آخرین حضور برجسته مریلین مونرو در انظار عمومی به 19 مه 1962 باز می‌گردد که او در مراسم جشن تولد جان اف. کندی در سالن مدیسون اسکوئر گاردن بر صحنه ظاهر شد و ترانه "تولدت مبارک، آقای رییس جمهور" را در حضور رئیس‌جمهور اجرا کرد.

در سال 1955 با آرتور میلر -نمایشنامه نویس معروف- ازدواج کرد. مریلین مونروی جوان در سالهای آخر زندگی با شکست‌هایی مواجه شد و به افسردگی شدید دچار شد، در سال 1961 از آرتور میلر جدا شد و یک سال بعد درگذشت.

زندگی او روی پرده، یک زندگی رویایی بود که ساخته سینما و کارخانه رویاسازی هالیوود بود، اما در دنیای واقعی مشکلات و تفاوت هایی داشت که مردم از مرلین مونروی محبوبشان انتظار نداشتند. شخصیت و انتظاراتی که سینما به وجود آورد بسیار فراتر از توانایی‌ها و گاهی متفاوت با خواسته‌های درونیِ او بود. وی در جایی گفته‌ است: "من یک زن بازنده‌ام. مردها، زیادی از من انتظار دارند؛ به خاطر تصویری که از من ساخته شده و خودم هم در ساخت آن کمک کرده‌ام؛ من سمبلی از تنها چیزی هستم که مردها از آن استقبال می‌کنند."

مریلین مونرو در تاریخ 5 اوت 1962، در لوس آنجلس درگذشت. علت مرگ وی، "مصرف بیش از حد داروی خواب آور» ذکر شد. البته برخی علت مرگ وی را خودکشی دانسته اند و برخی دیگر هم عقیده دارند که او در پی توطئه‌ای به قتل رسید.