1960年后，梦露日益消沉。米勒想让她在自己写的影片《不合适的人》中担任主角。玛丽莲不喜欢那个角色，但最终她同意了。在影片拍摄中，李·斯特斯伯格一家曾一起去拜访了梦露，这也是他们与梦露见的最后一面。那时的玛丽莲每次拍片都迟到，而且非常依赖药物。影片完成后，梦露与米勒离了婚，又回到好莱坞过起了浮华的生活。她同意拍****，常常与有权势的男子整夜聚会。据苏珊说，梦露曾与肯尼迪总统在棕榈泉一同过夜。苏珊说，“玛丽莲喜欢与总统过夜的隐秘和刺激，但肯尼迪并不是她想共度一生的人。”1962年8月4日是梦露离开人世前的最后一天。那一天，她给很多人打了电话，曾接到梦露电话的前男友马龙·白兰度后来说，梦露死于谋杀。梦露还在那天与前制作人米尔顿·格林通了电话，她告诉格林自己忽然对李一家产生了猜疑，感觉他们在利用自己，并说要修改遗嘱。梦露随后还与自己的律师就此事通了电话。但遗嘱没有来得及修改，梦露就离开了人间。保拉患癌症去世时，专门将梦露那串项链留给了女儿苏珊。1999年初，年轻时曾是著名演员的苏珊在困窘中将项链以10万美元卖出，就在店主把支票送往苏珊家的时候，身患癌症的苏珊离开了人世。
这样，梦露究竟是因疾病离开人世的还是死于他人之手也就成为了一个困扰人们多年的谜团，有待于后人的进一步考证。