Στις 5 Αυγούστου του 1962, ο ψυχίατρος της Marilyn, κάλεσε την αστυνομία του Los Angeles και δήλωσε πως η ηθοποιός βρέθηκε νεκρή, στο σπίτι της στο Brentwood. Ο θάνατος της καταχωρήθηκε ως "πιθανή αυτοκτονία" από "οξεία δηλητηρίαση που προκλήθηκε από βαρβιτουρικά". Τα επόμενα χρόνια, πολλές θεωρίες συνωμοσίας άρχιζαν να εμφανίζονται, που ενέπλεκαν την οικογένεια Kennedy, τη μαφία ακόμη και τη CIA.

Μέχρι σήμερα ο θάνατός της θεωρείται μυστήριο. Ο τραγουδιστής Buddy Greco, έδωσε μια συγκλονιστική συνέντευξη στην εφημερίδα Daily Mail, και μίλησε 48 χρόνια μετά τον θάνατό της, για τα όσα συνέβησαν το τελευταίο "περίεργο" Σαββατοκύριακο της ζωής της.

Ο Greco δήλωσε πως 5 μέρες πριν βρεθεί νεκρή η Marilyn, το πέρασε στο Cal-Neva Lodge, γνωστό μαφιόζικο στέκι της εποχής, όπου βρισκόταν ο Frank Sinatra, Dean Martin, Sammy Davis Jr και άλλοι. Η Monroe ήταν συντετριμμένη, γιατί την είχε παρατήσει ο Robert Kennedy, ο οποιος της είχε υποσχεθεί ότι θα χώριζε από την γυναίκα του και θα την παντρευόταν. Ήταν γνωστό στον κύκλο της ότι το "απόλυτο θηλυκό" της εποχής, διατηρούσε σχέσεις με τα αδέλφια Kennedy και σίγουρο για όσους γνώριζαν την οικογένεια Kennedy ότι αυτή η υπόσχεση δεν θα υλοποιούταν ποτέ.

Το ίδιο βράδυ η Marilyn εμφανίστηκε μεθυσμένη και σε άσχημη κατάσταση στο μέρος που τραγουδούσε ο Frank Sinantra. Εκείνος νευρίασε πολύ που την είδε σε αυτή την κατάσταση και λέγεται ότι αργότερα την επισκέφτηκε στο δωμάτιο της, με τον μαφιόζο Sam Giancana.

Λεπτομέριες για το τι συνέβη δεν έγιναν γνωστές, ωστόσο φήμες θέλουν τον Sinatra και τον Giancana, να δίνουν ουσίες στην Marilyn και συνέχεια να επιτρέπουν τον ομαδικό βιασμό της. Μάλιστα, είχαν αναθέσει σε κάποιον να φωτογραφίζει τα όσα συνέβησαν, με σκοπό να εκβιάσουν αργότερα την Marilyn.

Την επόμενη μέρα η Marilyn αναχώρησε για το σπίτι της, όπου λίγες μέρες αργότερα βρέθηκε νεκρή.