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。