Dès 1946, elle fait la couvertures de tous les magazines, Miss Snively lui arrange une entrevue avec Ben Lyon, le recruteur de talents de la 20th Century Fox qui lui permit de faire un bout d'essai. Le verdict est sans appel: elle est pourvue d'une qualité déterminante, le "sex appeal". Daryl Zenuck donna l'ordre à Lyon de lui faire signer un contrat. Mais Lyon a une initiative de génie pour donner un nouveau nom à cette nouvelle femme. Il propose Marilyn en hommage à l'actrice Marilyn Miller et c'est Norma Jeane qui propose Monroe, le nom de famille de sa grand-mère maternelle.
Elle n'accepta néanmoins d'en faire son nom légal que sept ans avant sa mort.
Elle tourne deux petits rôles avec la Fox mais son contrat n'est pas renouvelé. Elle signe alors un contrat d'essai avec la Columbia où elle joue quelques rôles secondaires dans des films de série B. Pendant ce temps, elle prend des cours d'art dramatique et de diction. La Columbia ne renouvelle pas son contrat, Marilyn se trouve au chômage. Elle accepte alors de poser pour de nombreux reportages photographiques, notamment avec Tom Kelley qui réalisa le fameux calendrier scandale où elle pose nue.