Мэрилин умерла 5 августа 1962 у себя дома в возрасте 36 лет.
Скорее всего смерть Мэрилин не была самоубийством. Актриса действительно страдала от депрессий, но незадолго до смерти она говорила: "Благодаря лечению у меня больше нет проблем. Я счастлива, мне хочется петь". У нее налаживалась личная жизнь: после разрыва с Кеннеди она вновь сблизилась со своим бывшим мужем Ди Маджо и собиралась за него замуж! Ее карьера, после непродолжительного застоя так-же пошла в гору, в общем никаких предпосылок для самоубийства не было!
По официальной версии, Мэрилин приняла 50 таблеток нембутала, но во первых нигде не нашли стакана, из которого она должна была их запить; во вторых - следов лекарства в ее желудке не было, зато в крови было более, чем достаточно. Когда Мэрилин нашли, она лежала в спокойной позе, хотя при отравлении бывают сильные конвульсии, на постели была только простыня, остальное белье ее служанка зачем-то посреди ночи бросилась стирать! В ее показаниях и показаниях психиатора было много подозрительного, они часто их меняли или замалчивали какие-то факты, например, в начале домработница заявила, что обнаружила тело чуть позже полуночи, потом изменила показания - иначе было бы непонятно, что они с доктором целую ночь делали возле трупа.
Дело о ее смерти искусственно замяли, т. к. подозрения в основном падали на Джона и Роберта Кеннеди, которые в разное время были ее любовниками. При расставании с Робертом Мэрилин кричала, что они обошлись с ней, как с дешевкой и, что она откроет Америке истинное лицо этой семейки. После похорон Мэрилин таинственным образом исчез ее дневник, в котором она описывала и отношения с Кеннеди, а так-же из токсической лаборатории исчезли ее анализы, а с телефонной станции - список номеров, по которым актриса звонила в последний вечер.
