En 1956, Marilyn est déjà au firmament des étoiles hollywoodiennes et son couple tient toujours le choc. Lorsque la Fox l'engage pour interpréter Bus Stop, le réalisateur, Joshua Logan, dira « Non, pas elle, elle ne sait pas jouer ! » Il devait se repentir d'avoir dit cette phrase malheureuse après le tournage, affirmant même qu'elle était l'une des plus grandes actrices de tous les temps. Il faut dire que la blonde mythique avait suivi les cours de Lee Strasberg à New York. Ce passage, aussi court soit-il, lui permettra de faire l'unanimité des critiques à la sortie du film. Le New York Times, par exemple, qui dira : « Marilyn Monroe vient d'administrer la preuve qu'elle est une actrice. » En effet, elle ne se tortille plus, ne fait plus d'effets de cils et de moues charmeuses. Logan réussit à la rendre parfaitement crédible en écervelée. Elle est prodigieuse de tendresse, d'émotion et de beauté. Le film obtient un grand succès et Don Murray débute, quant à lui, une carrière prometteuse. Son pari est gagné. Grâce à ce film, Marilyn mystifie tout le monde et atteint le but qu'elle s'était fixé, devenir une actrice à part entière et non un simple objet de convoitise sexuelle. La suite de sa courte carrière abondera dans ce sens.

Après Sept ans de Réflexion, rendu célèbre par la séquence la plus connue de tout le cinéma (Marilyn, pour trouver un peu de fraîcheur, se place au-dessus d'une bouche d'aération qui soulève sa robe blanche et découvre ses dessous), et qui lui vaut tous les éloges, elle décide de fuir cette image de sex-symbol qui lui colle trop à la peau et de jouer des rôles plus dramatiques. Marilyn nourrit en effet cette autre ambition : celle de devenir une comédienne « classique ». De plus, elle n’est toujours pas satisfaite, à juste titre d’ailleurs, de sa situation à la Fox. Aussi, en 1955, prend-elle ses distances avec Hollywood sous l’influence du photographe Milton Greene, qui la pousse à fonder sa propre société de production et à renégocier ses conditions de travail avec Zanuck. Une nouvelle période de la carrière de Marilyn commence. Elle s’installe à New York et, par l’entremise de Shelley Winters, fait la connaissance de Lee Strasberg, le directeur de l’Actors’ Studio. C’est avec une passion authentique et avec une surprenante humilité que, sous la direction de Lee Strasberg et de son épouse Paula, elle s’initie à cette fameuse méthode qui vise à une identification totale entre l’acteur et son personnage. Désormais, Lee et surtout Paula Strasberg seront les « gourous » indispensables de la comédienne, prenant une place de plus en plus envahissante sur le plateau de ses films et suscitant l’irritation des metteurs en scène qui perdront peu à peu tout contrôle sur Marilyn. Mais à New York, où Marilyn est plongée dans l’intelligentsia des lettres et du théâtre, Joe Di Maggio est vite oublié. L’homme qui vient d’entrer dans sa vie est d’une tout autre envergure : il s’appelle Arthur Miller, il est l’auteur des Sorcières de Salem, de Mort d’un commis voyageur et de Vu du pont ; il est l’un des dramaturges les plus célèbres du monde. Il se marieront le 1er juillet 1956 dans la religion juive à laquelle Miller l’a convertie. Avec Di Maggio, Marilyn avait offert au public l’alliance parfaite de la force et de la beauté. Avec Miller, elle donne le spectacle séduisant de celle de la grâce et de l’intelligence. Leur union ne semble toutefois pas avoir été plus heureuse que les précédentes. D’ailleurs, l’écrivain ne paraît guère l’avoir aidée à se défaire de cette dépendance des tranquillisants ou des stimulants (selon les circonstances) qu’elle a contractée, et qui fera de Marilyn une sorte de droguée que l’on verra parfois évoluer sur les plateaux dans un état quasi second, accompagnée d’un nuage de Chanel n°5. Sa carrière ressemblera dès lors à une spirale infernale, couvée de façon très équivoque par Lee et Paula Strasberg, ainsi que par une cohorte de psychanalystes et de médecins complaisants.

Promue incarnation vivante de l’érotisme rêvé par toute l’Amérique encore fortement marquée par son puritanisme traditionnel, Marilyn perd lentement le contrôle de sa propre personnalité. Poursuivie, mitraillée par les photographes, sans cesse interviewée (elle craint terriblement ce genre d’exercice à cause de son manque de confiance en elle), sans cesse en représentation, elle se met à correspondre à l’image qu’Hollywood lui impose. La tragédie est annoncée par le mélodrame permanent de sa vie sentimentale : mariée à Joe Di Maggio, elle le quitte rapidement pour une longue suite de liaisons et de mariage exploités par son team publicitaire. C’est en 1952 que le célèbre joueur de base-ball, coqueluche des foules américaines, était tombé amoureux de Marilyn Monroe mais ce n’est qu’en 1954 que celle-ci acceptera de l’épouser et de former avec lui un couple idéal aux yeux de leurs admirateurs respectifs. Dans l’intervalle, Marilyn avait volé d’aventure en aventure. L’union de Marilyn et de Di Maggio était-elle contre nature ? Toujours est-il que le champion tentera en vain de l’arracher à la faune hollywoodienne pour lui offrir la vie simple à laquelle elle aspire au fond confusément . Et lorsqu’ils seront séparés, il lui demeurera toujours fidèle, notamment dans les moments difficiles. À sa mort, c’est lui qui veillera une nuit entière sur son cercueil et qui organisera ses funérailles. Peut-être aura-t-il été le seul homme à l’avoir véritablement aimée, les autres s’étant bornés, pour la plupart, à exploiter sa naïveté.

1955 est l’année d’un chef-d’œuvre dû au talent de Billy Wilder et à la présence explosive de l’actrice qui continue à jouer à fond de sa capacité de séduction : Sept ans de réflexion, satire du mariage et amusant tableau du comportement de l’américain moyen et de ses fantasmes, fait date. Contrairement à celui de La Rivière sans retour, Marilyn a toujours gardé un excellent souvenir du tournage de la délicieuse comédie Sept ans de réflexion où elle « crève » littéralement l’écran. Quand elle monde ou descend l’escalier de l’immeuble, c’est à chaque fois un événement, lorsqu’elle passe au-dessus d’une grille d’aération du métro et que sa jupe se soulève, on touche à la photo de légende. Qui en effet a oublié cette scène où on la voit au-dessus d’une bouche d’aération de métro, retenant sa jupe qui virevolte autour d’elle ? « Sa personne, écrira François Truffaut, sollicite et retient sûrement notre attention à la manière dont l’aimant attire la limaille de fer. Il n’y a plus sur l’écran motif à réflexions savantes : hanches, nuque, genoux, oreilles, coudes, paumes de la main et profils prennent le pas sur travellings, cadrages, panoramiques filés, fondus enchaînés et raccords dans l’axe. » Au début de ce vingt-troisième film, Marilyn traverse pourtant une grave crise. Elle et son second mari, Joe Di Maggio, le joueur de base-ball, sont en procédure de divorce. Mais la bonne humeur de Billy Wilder, la gentillesse de son partenaire (Tom Ewell) et le script (scénario de Billy Wilder et George Axelrod d'après sa pièce) taillé sur mesure sont pour beaucoup dans la cinglante démonstration qu'elle fait. Épanouie, plus sexy que jamais, Marilyn donne à ce rôle de blonde un peu idiote une envergure que le scénario n'avait pas prévu. Ses grands yeux ingénus, ses robes moulantes, ses moues irrésistibles, son corps sculptural en font l'incarnation même de la beauté en liberté. Elle prouve qu'elle n'est pas seulement une vamp sans cervelle et que ses dons de comédienne ne demandent qu'à être exploités. Ses réparties toutes empreintes d’humour et ses talents de comique lui valent l’attachement du public.

Elle chante à nouveau à ravir dans la comédie musicale sans génie mais bien enlevée de Walter Lang, La Joyeuse parade (1954). En effet, Marilyn ne fut pas qu’une actrice : comme Marlène Dietrich et Rita Hayworth, elle a mené une carrière de chanteuse, en liaison avec les bandes son de ses films. Si son image entra dans la mémoire collective, sa voix, elle aussi, devint mémorable. Car on oublie bien souvent que Marilyn se révéla essentiellement dans des comédies musicales. À cette époque, les studios ne demandaient pas seulement à une jeune actrice d'être belle, mais aussi de savoir chanter et danser. Qualités que Marilyn n'avait jamais travaillées quand elle décrocha le premier grand rôle de sa carrière dans Les Reines du music-hall. Pour l'obtenir, elle avait interprété à l'audition Love me or leave me, une des chansons du film; Afin de la préparer au rôle, la Columbia la confia à un professeur de chant du nom de Fred Karger. Marilyn en tomba follement amoureuse et suivit avec assiduité les cours qu'il lui donnait. Le résulta fut surprenant quand elle interpréta Anyone can see I love you et Every baby needs a da-da-daddy. Son phrasé était clair, précis et sa voix veloutée avec un mélange d'innocence enjouée et de sensualité retenue. Mais c'était surtout avec Les hommes préfèrent les blondes que Marilyn révéla en outre à ses admirateurs éblouis un réel don de chanteuse : sa voix enfantine et un peu voilée faisant merveille dans les chansons les plus fameuses du film : Bye Bye Baby ou Diamonds are a girl's best friend. Elle fut éblouissante également dans les petits chefs-œuvre de la chanson américaine que sont One silver dollar ou Down the meadow, une adorable ballade enfantine qu’elle chante pour le fils de Mitchum dans le film La Rivière sans retour... Sa voix reste aussi inoubliable que sa silhouette ou son visage. Plusieurs disques témoignent de son exceptionnel talent.