Nunca fue una cantante excepcional, pero su voz, sensual y carismática, era capaz de convertir cualquier canción en un sinuoso ejercicio de seducción. En su primera película para la Columbia, Orquídea rubia, destacó interpretando dos temas: "Anyone Can See I Love You" y "Everybody Needs a Da-da-daddy", y según su biógrafo Donald Spoto, los interpretó "con una voz suave y ligeramente apagada, una misteriosa combinación de inocencia infantil y de iniciativa femenina". A partir de entonces protagonizó cinco comedias musicales y, en casi todo el resto de su filmografía, apareció siempre cantando uno o dos temas de la banda sonora principal. Las versiones que hizo de los temas de grandes compositores de la época como Harold Adamson y Hoagy Carmichael, Harold Arlen y Johnny Mercer, Irving Berlin y Cole Porter, se adecuaban a la perfección a su imagen de sex-symbol.
Cuando ensayaban uno de los números musicales que tenían que hacerla más famosa, el "Diamonds Are a Girl's Best Friend" de Los caballeros las prefieren rubias, Hal Schaefer, el más veterano profesor de música de la Fox, le regaló Ella Sings Gershwin, disco de la cantante de jazz Ella Fitzgerald, la preferida de Marilyn. Según Schaefer, este disco fue la mayor influencia de su carrera como cantante, que llegó a su cenit con los cuatro temas de Río sin retorno, los tres de Con faldas y a lo loco y, sobre todo, la versión del "My Heart Belongs to Daddy" de Cole Porter incluido en la película El multimillonario.
