Марлен Дитрих родилась 27 декабря 1901 года в небольшом городке недалеко от Берлина в семье военного. С детства увлекалась театром, участвовала в школьных спектаклях, посещала музыкальные концерты, играла на фортепиано и скрипке.
В начале 1920-х годов стала петь в кабаре, а в 1922 году первый раз снялась в кино. В 1924 году вышла замуж, и хотя вместе с мужем, Рудольфом Сайбером, прожила всего пять лет, они оставались в браке до его смерти в 1976 году.
Марлен снялась уже в десятке немых фильмов в значительных ролях, когда в 1929 году ее заметил режиссер и продюсер Джозеф фон Штернберг. Она получила роль певицы кабаре в фильме «Голубой ангел» (1930).
У них начался роман. После шумного успеха «Голубого ангела» фон Штернберг взял актрису с собой в Голливуд и представил ее талант на суд широкой публики в фильме «Марокко» (1930). Успех следовал за успехом, и вскоре Марлен стала одной из самых высокооплачиваемых актрис своего времени.
Она снялась в чрезвычайно популярном «Шанхайском экспрессе», в «Белокурой Венере» с Кэри Грантом, и создала на экране весьма достоверный образ женщины без особых моральных принципов. Актрисе хотелось попробовать себя и в других амплуа, но фильмы середины 1930-х с ее участием не имели значительного успеха ни у критиков, ни у публики.
Актриса вернулась в Европу, снялась в вестерне «Дестри снова в седле» (1939) в паре с Джеймсом Стюартом.
После войны ее карьера получила второе дыхание и бурно расцвела. С 1945 года она появлялась на экране ежегодно. Последний ее фильм относится к 1961 году. Позже она играла нечасто и лишь на театральной сцене.
В 1979 году актриса получила сложный перелом ноги. Последние 13 лет своей жизни, 12 из которых она была прикована к постели, Дитрих провела в своем особняке в Париже.
Она скончалась 6 мая 1992 года.