关于性感女神玛丽莲·梦露的死因一直以来都众说纷纭，有人说自杀，也有人说是他杀。至今为止，大多数关于她的官方调查文件仍被列为高级机密。
一些人 不同意她是自杀的说法，并且提出了各种质疑。首先有人研究了梦露的验尸报告，发现其中漏洞百出：报告提到梦露一次吞服了47颗安眠药，可同时又说她的胃几乎是空的，只有20毫升的呈褐色的液体。有点医学常识的人应该都知道，服用过量的安眠药后，胃里没有任何残留物是不可能的。更诡异的是，据说梦露的尸检报告最初长达723页，后来，却不知为何减少到了54页。
其次是她的前夫罗伯特·斯莱泽，梦露死后，他去现场查看过。结果发现梦露卧室外面有一些玻璃碎片，如果是闻讯赶来的医生破窗而入留下的，那玻璃片应该是在室内而不是室外。另外，梦露的一本红色日记本也不翼而飞，这个日记本记载着梦露与肯尼迪兄弟的一些交往情况。因此，斯莱泽怀疑一定是有人杀了梦露，又拿走笔记本，然后破窗而逃。
曾有历史学家看到了一些FBI的解密文件，并在其中首次发现玛丽莲·梦露之死可能和她记下的一本“秘密日记”大有关系。据解密文件显示，1962年7月13日，FBI局长胡佛收到爆炸性报告：梦露曾经透露过于美国总统肯尼迪的谈话，梦露问了肯尼迪许多重要问题，而肯尼迪也一一向“枕边情人”做出了回答。胡佛感到后背发凉，由于梦露的口无遮拦，美国总统肯尼迪的枕边私密谈话很可能已经传到克里姆林宫。
1962年8月，肯尼迪兄弟不约而同地斩断了和梦露的来往。玛丽莲·梦露也意识到了自己的危险。8月4日，她绝望地打电话给自己的好友西德尼·吉拉罗夫，称她知道一些“危险的秘密”。第二天凌晨，梦露就被人发现死在了洛杉矶公寓中，巧合的是，自杀当晚，她的那本“秘密日记”也神秘地消失了。但洛杉矶地方检察官办公室否认梦露记有这样一本日记，也否认梦露之死和谋杀有关。
梦露到底是自杀还是他杀，到如今也没有得出一个确定的结论，但她性感女神的形象，却永远地留在了人们的记忆中。