Η πλευρά της αθώας και σεξουαλικής καλλονής εκφράστηκε με τον πειστικότερο τρόπο στο «Οι άντρες προτιμούν τις ξανθιές» δίπλα στην Τζέιν Ράσελ. Το 1955 πρωταγωνίστησε στην ταινία «Επτά χρόνια φαγούρα». Ήθελε να παίξει σε σοβαρούς ρόλους γι’ αυτό και φοίτησε στο Άκτορς Στούντιο της Νέας Υόρκης.

Το 1956 έπαιξε στην ταινία «Στάση του Λεωφορείου» για την οποία προτάθηκε για χρυσή σφαίρα. Την ίδια χρονιά παντρεύτηκε τον συγγραφέα Άρθουρ Μίλλερ. Είχε συνεργαστεί με τον Σερ Λόρενς Ολίβιε. Το 1959 συμπρωταγωνίστησε μαζί με τον Τζακ Λέμον και τον Τόνι Κέρτις στην ταινία Μερικοί το προτιμούν καυτό, όπου και θριάμβευσε.

Η ταινία του Τζον Χιούστον “Οι Αταίριαστοι” αποδείχθηκε προφητική για την πρωταγωνίστρια Μέριλιν Μονρόε. Το σενάριο υπέγραψε ο Άρθουρ Μίλλερ, ο οποίος το έγραψε ειδικά για την Μέριλιν. Η ταινία γυρίστηκε το 1960 και προβλήθηκε το 1961 όταν το ζευγάρι είχε χωρίσει. “Πρόκειται”, όπως έλεγε ο συγγραφέας, “για την αδυναμία των ανθρώπων να συνάψουν μεταξύ τους σχέσεις σταθερές και ασφαλείς. Πρόκειται για την τραγωδία του χωρισμού”.

Τον Ιανουάριο του 1961 η 35χρονη τότε σταρ υπέβαλε αίτηση διαζυγίου στο δικαστήριο του Ξουάρεθ στο Μεξικό εναντίον του συζύγου της Άρθουρ Μίλλερ λόγω ασυμφωνίας χαρακτήρων. Αργότερα εισήχθη σε ψυχιατρική κλινική. Το 1962 απολύθηκε από την εταιρία 20th Century Fox, κατά τη διάρκεια των γυρισμάτων της ταινίας Κάτι πρέπει να δώσεις, που δεν ολοκληρώθηκε ποτέ, λόγω της ασυνέπειας, των αργοποριών και των ιδιοτροπιών της. Η αποζημίωσή της ήταν 200.000 δολάρια.