Un des nombreux atouts de Marilyn était sa superbe chevelure. Toujours d'une allure impeccable, elle ajoutait une touche supplémentaire au style Monroe.

Adolescente, Marilyn a les cheveux châtains très bouclés. Quand elle commence son travail de modèle, Emmeline Snively, directrice de l'agence, lui demande de devenir blonde pour l'esthétique des clichés mais Marilyn refuse. Elle se laisse finalement convaincre et se rend au salon Frank & Joseph, où on effectue une coupe avant de raidir ses cheveux et pour la première fois, on la décolore.

Tout au long de sa vie, Marilyn adopte plusieurs nuances de blond: cendré au début, suivi de doré, d'argenté, d'ambré, ensuite un blond miel en 1952, puis un blond fumé pour finir avec le célèbre platine qui vers la fin de sa vie deviendra presque blanc.

Divers coiffeurs s'occuperont de ses cheveux, les principaux étant Agnès Flanagan, qui la coiffe pendant dix ans, travaillant avec elle dès les années cinquante pour le film The Fireball, puis pour des rendez-vous d'affaires, des sorties officielles et des séances photos. Elle travaille aussi sur les films Some like it hot ainsi que The Misfits. Elles deviendront amies et c'est elle qui s'occupera de ses cheveux lors de son enterrement.

Sidney Guilaroff devient aussi l'un de ses amis, après avoir travaillé également sur le tournage de The Misfits ainsi qu'en diverses occasions, comme par exemple pour le gala Khrouchtchev. Il sera l'un des privilégiés à porter son cercueil.

Kenneth Battelle, coiffeur de Jackie Kennedy entre autres, s'occupera d'elle également sur le tournage de Some like it hot, et principalement lorsqu'elle séjourne à New York. C'est notamment lui qui réalise la superbe coiffure qu'elle arbore pour son tour de chant à l'occasion de l'anniversaire de Kennedy.

George Masters s'en occupera pendant plusieurs années, et l'accompagnera lors de son voyage au Mexique.

Les cheveux de Marilyn, très fins et graissant très vite, nécessite un lavage quotidien. De plus, étant par nature extrêmement bouclés, il faut à chaque lavage les défriser.

Lorsqu'elle adopte la nuance platine, il faut lui refaire sa teinture tous les samedis pour qu'elle soit toujours impeccable. En 1962, les dégâts subis par ses cheveux sont très visibles, car ces traitements très agressifs les vident de leur substance. De plus, son platine virant au blanc, il faut désormais lui refaire ses racines tous les cinq jours. Néanmoins, malgré tous les inconvénients de cette couleur, Marilyn l'aimait car elle lui donnait un air artificiel qui la rendait encore plus vulnérable.