1926年6月1日玛丽莲·梦露出生于洛杉矶综合医院里，本名诺玛·莫天森（Norma JeanMortenson），诺玛的身世坎坷，在她出生前，父亲买了一辆摩托车，然后骑上它，直直地往北朝旧金山去，这一去就再也没有回来，留下家人与未出世的诺玛，也因此在她心目中的父亲形象永远模糊。
至于母亲葛蕾蒂丝虽然生下了她，却生而不养，不但男女关系复杂，还几乎连孩子的父亲是谁都搞不清。 葛蕾蒂丝曾在当时的大片厂当过电影剪接师，却没尽当母亲的责任，九岁的时候，母亲仍然接受不了父亲离去的事实，被关进精神病院。1941年，小诺玛到了加利福尼亚的“安娜姨妈”家。一年后，16岁的诺玛与大自己四岁的詹姆斯多尔蒂结了婚，第一次有了自己的家。不过这是个没有爱情的婚姻，二年后丈夫应征入伍，当时正处第二次世界大战期间，不久丈夫以不满诺玛新职业为由提出了离婚，于是在她20岁时就结束这段婚姻。
凭着姣好的外型，玛丽莲·梦露当起泳装模特儿，她美丽的倩影四处流传，最后传到一代电影大亨霍华休斯手上，请她参加试镜，她的经纪人却建议她选择更具规模的二十世纪福克斯公司。 1946年，诺玛被二十世纪福克斯公司大老板看中拍板雇用，从此有了这个艺名——玛丽莲·梦露。初期的工作并不顺利，她只是在一些影片中跑跑堂，说几句“Hello!”之类的台词，为了可以赚得五十美元，为展现自己的艺术，玛丽莲开始拍裸体照，只为了汽车不被典当，成名后此消息被小报爆出，面对舆论玛丽莲却没有否认，使她反而得到大众的同情。
1950年约翰大胆启用玛丽莲，让她在《夜阑人未静》担任了一两场重头戏，这是梦露配角时期最著名的角色。紧接着玛丽莲与贝蒂·戴维斯等几位大明星拍摄了《彗星美人》，出场时间虽然很短，但她那天真无邪，使人听了浑陶陶的对白让人留下深刻印象，福克斯公司等影片一结束，便与她签定续订七年合同。
1947年玛丽莲·梦露拍了第一部电影“The Shocking Miss Pilgrim”，但她在片中只是小配角，之后的几部片也不见起色，福克斯公司不愿和她续新约，她只好重回模特儿一行，并开始上表演课。1949年她为《花花公子》杂志拍摄裸照，之后接了“彗星美人”（All About Eve）、“夜阑人未静“（The Asphalt Jungle）两部影片，尽管片中的她仍旧是小角色，但已开始受到影迷注意。 进入1950年代，“飞瀑怒潮”（Niagara）、“绅士爱美人”（Gentlemen Prefer Blondes）、“七年之痒”（The Seven Year Itch）、“巴士站”（Bus Stop）、“热情似火”（Some Like It Hot）等，一步步奠定她银幕性感女神的形象。
而她与棒球明星乔狄马吉欧、现代剧作家阿瑟米勒结了又离的婚姻，加上与总统肯尼迪的绯闻，交织出令人眼花缭乱的情爱世界。
在1953年之前，玛丽莲在影评界虽时获赞誉，但电影公司总是把她拘囿于演“白痴美人”一类角色，为求发展，她上迈克尔契诃夫剧院听戏剧课，排古典剧。这时，有位记者认出“金色之梦”月份牌上的裸体模特儿即为玛丽莲，消息透露出来，非但没有毁掉她的前程，反而引起观众好奇，对她更为关注。
1953年是玛丽莲人生的一个转折点，在电影《飞瀑怒潮》里第一次担任主角。影片以有名于世的大瀑布为背景，烘托玛丽莲优美的体态。该片上映以来，场场爆满，她不仅一跃成为第一流的明星，而且成了好莱坞一手炮制的最了不起的神话。
1954年玛丽莲与棒球健将乔·迪·马吉奥结婚，无奈这位球界巨人醋劲不小，对她限制极多，两人最终分道扬镳。她第二次婚姻只维持九个月，十月二十七日宣布离婚，十月六日的一场记者会，玛丽莲的律师以 ''事业上的冲突'' 解释离婚的原因。
在电影里多次以花瓶角色演出后，玛丽莲开始想追求更进一步的演艺事业及摆脱她 ''浅薄金发美女'' 的形象。
一九五六年开始在纽约演员工作室Lee Strasberg 的教导下进修。 那一年玛丽莲与摄影师Milton Greene开创玛丽莲梦露电影制作公司。 后来制作出的《巴士站》（Bus Stop）(1956) 及《游龙戏凤》（The Prince and The Showgirl ）(1957) 是两部展现玛丽莲高水准演出能力的电影。 1956年7月1日她又与剧作家阿瑟·米勒另缔良缘，他们是在1951年拍《青春常驻》一片时就认识的，1961年的The Misfits 是米勒写给梦露，也是她最后完成的一部电影。玛丽莲的第三次婚姻结束于1961年的1月20日。
婚前玛丽莲的每部影片都超乎寻常的卖座，特别是在《七年之痒》这部片中她站在地铁口的镂空铁板上，下面刮上来的风把她的裙子吹得鼓涨起来，成了她影片里最著名的镜头。不过梦露已经不满足于傻瓜美人这种角色了，紧接着演出的《巴士站》里，她把自己的生活经历融汇进人物身上，而且演戏才能达到了前所未有的高度，在片中，她出现在小酒吧时，真有光彩华艳、蓬荜生辉之感。
1957年与劳伦斯奥立佛合作的《游龙戏凤》遭受从未有过的失败，淡出二年后，玛丽莲很小心地接下了这部《热情似火》，影片拍摄很辛苦，她为此两次小产，不过这一切都值得——《热情似火》成为她票房收入最高的影片，也是她最著名的作品。
1960年玛丽莲与克拉克盖博合演了《乱点鸳鸯谱》，谁也不曾料这分别是他们俩的最后一部影片，停机没几天，克拉克·盖博因心脏病猝发而不治身死。同年十一月她与丈夫阿瑟米勒正式分开，这次离异造成的感情创伤始终未能平复。
她神经衰弱严重起来，只得进精神病院作一短期疗。一年后神采飞扬的玛丽莲接拍新片《濒于崩溃》，这是她自那张杂志裸照以来，第一次同意在片中拍裸体镜头。
1962年6月1日，她在剧组摄影棚里，庆祝她三十六的生日。为了证明自己丰腴如初，风韵依然，玛丽莲在伯特斯特恩的摄影机前取一幅透明纱巾略事遮掩，拍下生平最后一组极有魅力的照片。八月四日一个周末的星期六，是梦露悲剧一生的高潮。这一天早晨，人们还看见她脸庞鲜艳。谁也没有料到，这是临终前的最后光彩。
1962年玛丽莲·梦露在工作与身体状况都不佳情况下，为了拍“濒于崩溃”（Something's Got to Give）和电影公司闹得不愉快，5月19日她竟然不顾工作径自应邀为总统肯尼迪献唱“生日快乐”。
这一年8月5日她突然辞世，“濒”片未完成，反而留下一句经典的“Happy Birth-day Mr. President”在人间。 1962年8月5日清晨，玛丽莲的女管家发现她卧室的灯还亮着，她一丝不挂地躺在床上，在她在加利福尼亚的洛杉矶刚购置的房中离开了人世。她的私人医生断定她死于凌晨3点40分。
洛杉矶的验尸官后来说，她的死是因为“过量用药，是急性巴比妥酸盐中毒”。梦露去世前几天，她的医生给她开了一种烈性的安眠药巴比妥酸盐。因为在这之前，她由于未能担任一个电影角色而感到有些压力，并且有点心神不安，但很快就恢复正常了。尽管她以前曾试图自寻短见，但玛丽莲之死出现许多自相矛盾的地方，使自杀之说令人生疑