La reconnaissance publique et la naissance du mythe Monroe sont à mettre au crédit du film Niagara(1953), dans lequel elle tient pour la première fois de sa carrière le rôle principal. Sa popularité grandit encore à l'annonce de son mariage avec le célèbre joueur de base-ball Joe DiMaggio et le succès rencontré par Les Hommes préfèrent les blondes (1953), qui lui donne ses galons de sex symbol. La légende raconte que le tournage de la comédie Sept ans de réflexion (1955), où l'on voit la robe de Marilyn soulevée par une aération de métro, serait à l'origine de son divorce d'avec DiMaggio, union qui n'aura durée que huit mois. Pendant les prises de vues de ce film, celle-ci se montre capricieuse : souvent malade ou en retard, ses problèmes de couple prennent vite le pas sur son travail. Mais ces difficultés ne l'empêchent pas de s'amuser de son image de femme fatale, comme en témoigne ses concerts en Corée pour les troupes américaines en faction, qui font d'elle à l'époque la pin up préférée des américains. De plus, ses frasques glamour ne l'empêchent pas de prendre son rôle de comédienne très au sérieux, en suivant les cours désormais célèbres de Lee Strasberg.