モンローは、1926年6月1日、カリフォルニア州ロサンゼルスのロサンゼルス郡病院（英語版）でノーマ・ジーン・モーテンソン (Norma Jeane Mortenson) として生まれた[8]。母親はグラディス・パール・ベイカー（旧姓モンロー）。父親は当時の夫マーティン・エドワード・モーテンセンとされていたが[注釈 3]、実の父親については議論があり[10][注釈 4]、2022年に行われたDNA鑑定の結果、母親の勤め先の同僚チャールズ・スタンレー・ギフォードが実父と判明した[13]。

母グラディスには離婚歴があり、先夫との間に兄ロバート (1918 - 1933) と姉バーニース（英語版）(1919 - 2014) がいた[14]。モンローは、12歳になるまで兄姉の存在を知らされず、初めて姉と対面したのは成年後（17か18歳）だった[15]。