Em 1944 seu marido entrou para a Marinha e foi transferido para o Pacífico Sul. Em 1946 ela divorciou-se e passou a se dedicar totalmente à carreira de atriz.

Sua estreia no cinema foi em um pequeno papel no filme “Sua Alteza, a Secretária” (1947). No ano seguinte assinou com a Colúmbia Pictures, onde permaneceu por seis meses.

Após uma série de pequenos filmes, retornou para a Fox. Seu primeiro papel marcante foi em “O Segredo das Joias” (1950). 

Sua sensualidade e instinto de comediante fizeram-na subir na carreira de forma meteórica, sendo chamada de "loira fatal" na comédia romântica "Os Homens Preferem as Loiras" (1953).
Nesse mesmo ano, atuou em “Torrente de Paixão” (1953) e na comédia romântica “Como Agarrar um Milionário” (1953).

Murray viu que a atriz estava deitada de bruços na cama, coberta por um lençol e agarrada ao telefone. Greenson logo chegou, quebrou a janela do local e constatou que Marilyn já estava sem vida.

Às 4h25, Greenson e Murray acionaram a polícia de Los Angeles, que encontrou embalagens vazias de alguns remédios ao lado da cama. Mais tarde, foi realizada a autópsia no corpo. Oficialmente, a causa de sua morte foi uma intoxicação aguda de barbitúricos. Nenhum sinal de violência foi encontrado.

Alguns dias depois, a polícia de Los Angeles afirmou que a morte de Marilyn Monroe se tratou de um suicídio. O motivo é que a dosagem de substâncias encontradas no corpo da atriz estava muito acima do limite letal, o que refutaria a possibilidade de uma overdose acidental.

Justamente por conta da fama que Marilyn Monroe conquistou ao longo da vida, a morte logo se tornou alvo de inúmeras teorias de conspiração. Muitas delas garantem que sua morte não foi uma mera overdose intencional de barbitúricos.