Το απόλυτο σύμβολο του σεξ και ο θεατρικός συγγραφέας παντρεύτηκαν τον Ιούνιο του 1956, πέντε χρόνια μετά από την πρώτη τους συνάντηση, σε δικηγορικό γραφείο της Νέας Υόρκης.
Λίγο καιρό μετά το γάμο τους ο Miller είχε δηλώσει στους δημοσιογράφους:"η Marilyn θα γυρίζει μόνο μία ταινία κάθε 18 μήνες, τα γυρίσματα της οποίας δε θα διαρκούν πάνω από 8 εβδομάδες" και όταν ερωτήθηκε τι θα κάνει τον υπόλοιπο καιρό, απάντησε: "θα είναι η γυναίκα μου. Είναι μια δουλειά πλήρους απασχόλησης".
Φυσικά η Marilyn δε θα μπορούσε να δεχθεί μια τόσο κτητική συμπεριφορά και συνέχισε να κάνει τη ζωή που έκανε πριν, μάλιστα λίγο καιρό μετά το γάμο τους ταξίδεψε στην Αγγλία προκειμένου να συμμετάσχει στα γυρίσματα της ταινίας "The Prince and the Showgirl" με το Laurence Olivier.
Ο διαφορετικός τρόπος ζωής προκάλεσε τη ρήξη στη σχέση τους, με το Miller να αφοσιώνεται πλήρως στη δουλειά του και τη Marilyn να βυθίζεται ολοένα και πιο πολύ στις καταχρήσεις.
Το οριστικό τέλος στη σχέση τους ήρθε κατά τη διάρκεια των γυρισμάτων της ταινίας "The Misfits", όπου η Marylin εισήχθη σε κλινική αποτοξίνωσης για δύο εβδομάδες και ο Miller βρήκε παρηγοριά στην αγκαλιά της φωτογράφου Inge Morath, την οποία παντρεύτηκε ένα μήνα μετά την έκδοση του διαζυγίου του με τη Μarilyn. Η συγκεκριμένη ταινία ήταν η τελευταία ολοκληρωμένη δουλειά της αξεπέραστης ηθοποιού. Λίγο καιρό μετά, έκανε την τελευταία δημόσια εμφάνισή της όταν τραγούδησε το "Happy Birthday" στον αμερικανό πρόεδρο John Kennedy και στις 5 Αυγούστου βρέθηκε νεκρή στο σπίτι της στο Los Angeles.
Ο Arthur Miller είχε πει για τη Marilyn: "ήταν μια γυναίκα στοιχειωμένη από τα φαντάσματα μιας δυστυχισμένης παιδικής ηλικίας, την οποία δεν κατάφερε να βάλει ποτέ πίσω της και να δει τον κόσμο σαν αναγεννημένη ενήλικη. Κατά τη διάρκεια του έγγαμου βίου μας δεν ήμουν τίποτε περισσότερο από ένας ανήμπορος παρατηρητής και αφού δεν κατάφερα να τη βοηθήσω, ήταν επόμενο να στραφεί σταδιακά εναντίον μου. Ήταν η πιο δυστυχισμένη γυναίκα που γνώρισα ποτέ στη ζωή μου και όλα όσα βίωσα μέσα σε αυτά τα τέσσερα χρόνια ήταν εξίσου έντονα με τα μεγαλύτερα δράματα που έχει επινοήσει η πένα μου".
