Les résultats de l'autopsie sont rapidement connus : le sang de la comédienne contient 8 mg d'hydrate de chloral, un sédatif relativement léger, et 4,5 mg de Nembutal, beaucoup plus puissant. Et surtout, on a retrouvé dans le foie 13 mg de ce dernier médicament. Une dose mortelle, très supérieure aux indications thérapeutiques. Le corps ne présentant aucun signe de violence, la police conclut logiquement à un « suicide probable ». Le 8 août, après un office religieux célébré dans l'intimité de la morgue de Westwood Village, le corps de Marilyn — qui a fait rêver des millions de spectateurs à travers le monde — est conduit à sa dernière demeure.
La foule de photographes, de célébrités diverses ou de simples badauds ne sera admise au cimetière qu'après le départ de la famille et des intimes.

L'actrice était déprimée. La Fox venait de la retirer de la distribution d'un film qu'elle préparait. Un psychiatre l'aidait depuis longtemps à supporter la terrible pression de la gloire et elle avait l'habitude d'absorber des médicaments pour lutter contre l'insomnie et le stress. Sa carrière en souffrait ; ses perpétuels retards sur les plateaux de tournage lui avaient valu sa mise à l'écart. Elle avait récemment confié au magazine Life : « Chacun veut toujours vous tirer à lui. Tous voudraient emporter une part de vous-même. »

Le coup de téléphone reçu par le commissariat de West Los Angeles en ce petit matin du 5 août 1962 fut bref. Au bout du fil, le correspondant dit simplement : « Marilyn Monroe est morte ; elle s'est suicidée .» Ces quelques mots allaient faire l'effet d'un tremblement de terre et, presque quarante ans après, l'onde de choc n'est pas terminée.
Il est 4 h 25 et, immédiatement, le sergent Jack Clemmons se précipite jusqu'à la propriété de la star, au 5, Helena Drive. Dans sa chambre, la comédienne la plus célèbre du monde gît, inanimée. Nue sur son lit, à plat ventre, recouverte d'un drap.
Sur la table de chevet, au milieu de nombreux autres médicaments, un flacon de somnifère Nembutal. Complètement vide. Le corps sans vie de Marilyn Monroe a été découvert par Eunice Murray, la gouvernante de la maison. Le Dr Ralph Greenson et son confrère Hyman Engelberg, respectivement généraliste et psychiatre de la star, sont déjà sur les lieux à l'arrivée de la police. L'évidence s'impose : Marilyn Monroe a avalé une dose massive de somnifères pour mettre fin à ses jours ou, peut-être, pour défier la mort comme à la roulette russe.