Мари Магдалина Дитрих родилась  в Берлине 27 декабря 1901 года. Ее отец был офицером. Из-за его постоянного отсутствия в семье по причине своих служебных обязанностей, Марлен, и остальные члены семьи должны были полагаться на себя. Марлен Дитрих было 11 лет, когда  умер отец, и  мать Марлен, Вильгельмина Фельзинг, вышла замуж  за Эдуарда фон Лош , который принял детей семьи  Дитрих. Марлен любила музыку и принимала участие концертах самодеятельности. У профессора Роберта Райца; в Берлине, научилась хорошо играть на скрипке и фортепиано. В 1921 году Марлен поступила в актерскую школу Макса Рейнхардта
В кино начала сниматься с 1922 г. Ее первым фильмом был Маленький Наполеон (1923) за которым последовала  «Трагедия любви» (1923). Что касается последнего проекта, то во время работы над фильмом она встретила Рудольфа Зибера, администратора кинопроизводства, и вышла за него замуж в 1924 году. Их  союз продлился до его смерти в 1976 году, хотя они и не жили вместе все это время. Марлен Дитрих заводила много любовных романов и хранила в своей шкатулке подаренные ей обручальные кольца. Самыми известными любовными отношениями Дитрих были романы с немецким писателем Ремарком и французским актёром Габеном. С американским писателем Эрнестом Хемингуэем у  Дитрих существовала многолетняя переписка, которая была опубликована спустя 15 лет после её смерти.
В большинстве фильмов  начала своей карьеры, сыгранные Марлен Дитрих эпизодические роли не оставили серьёзного следа в истории кино. В декабре 1924 года Марлен Дитрих родила дочь Марию.
В 1925 году после перерыва, связанного с рождением дочери,  Марлен возобновила работу в театре и кино. В 1928 году прошли первые записи песен на пластинки вместе с ансамблем ревю «Это витает в воздухе». Год спустя американский режиссёр, продюсер, сценарист и композитор австрийского происхождения Джозеф фон Штернберг увидел её в ревю «Два галстука»  В это время на студии УФА он снимал фильм «Голубой ангел»  по роману «Учитель Унрат» Генриха Манна. Несмотря на сопротивление руководства студии, на главную роль он пригласил малоизвестную берлинскую актрису Марлен Дитрих, которая благодаря этой работе приобрела международную известность.
В феврале 1930 года Марлен Дитрих подписала контракт с фирмой «Парамаунт» и 1 апреля 1930 года, в день премьеры «Голубого ангела», покинула Берлин.
9 июня 1939 года Марлен Дитрих получила американское гражданство. Впоследствии актриса превратилась в глазах немцев в падшего ангела, отвергнутого идола, потому что отказалась вернуться в нацистскую родину. В Германии она появилась только весной 45-го, да и то одетая в американскую военную форму. Марлен Дитрих своих чувств тоже не скрывала и в книге "Словарь Марлен Дитрих" написала: "Я ненавидела с 1933-го по 1945 год. Трудно жить ненавидя. Но если этого требуют обстоятельства, приходится учиться ненависти".
Однако разговор о взаимоотношениях немки Марии Магдалены фон Лош с ее соотечественниками все же повисает в воздухе. Тем более что Каразек обращает внимание на еще одну немаловажную деталь из биографии звезды. В интервью Максимилиану Шеллу для его документального фильма Марлен сообщила, что была единственным ребенком в семье. Однако у нее была старшая сестра Элизабет, хотя с конца войны актриса всячески стремилась замолчать или даже отрицать этот факт.
Дело в том, что весной 1945 года Элизабет и ее муж Георг Виль объявились в одном из самых страшных фашистских концлагерей -- Берген-Бельзене. Они просто держали кафе, где столовались как нацистские палачи из Берген-Бельзена, так и военнослужащие вермахта. Тихие и добропорядочные граждане рейха.
Подобное родство было для Дитрих совсем некстати и стараниями Марлен дитрих, дело замяли. Однако сама Элизабет не вполне поняла сложность ситуации для ее сестры и не раз публично высказывалась о "высокой моральности третьего рейха, который, при всех недостатках, все же пытался защитить немецкую честь". Поэтому неудивительно, что Марлен решила остаться единственным ребенком своих родителей... А на вопрос журнала "Шпигель", который был поставлен Марлен Дитрих в ее последнем интервью 17 июня 1991 года -- "На чем основывался ваш антифашизм?", она ответила кратко и обезоруживающе: "На чувстве приличия!"
Шесть фильмов, которые она сняла в Голливуде со Штернбергом, принесли ей всемирную известность. «Дьявол — это женщина» (1935) стал их последней совместной работой.
В марте 1943 года прервала актерскую карьеру и в течение трех лет выступала с концертами в войсках союзников в Северной Африке, Италии и Франции.
В 1947-1950 гг. Марлен Дитрих была награждена высшим орденом американского военного министерства для гражданских лиц медалью Свободы, а также французскими орденами «Кавалер Почетного легиона» и «Офицер Почетного легиона».
С 1946 по 1951 годы снова регулярно снималась в кино. Помимо этого она вела радиопередачи и писала статьи в гламурные журналы. В 1953 году в Лас Вегасе начала новую успешную карьеру в качестве певицы и конферансье. На экране Марлен Дитрих появлялась всё реже, при этом сама выбирала роли и снималась в мелких сценах за большие деньги. В 1960 году она приехала с гастролями в ФРГ, где ей отказывали в гостеприимстве вследствие ее позиции в период Второй мировой войны. В 1963 году с огромным успехом прошли её концерты в Москве и Ленинграде. В 1975 году в результате несчастного случая в Австралии (перелом шейки бедра) закончила карьеру.
Прославилась также как эстрадная певица. Впервые спела со сцены во время фронтовых выступлений. Эстрадная карьера началась только в 1953 в кабаре в Лас-Вегасе. Основой репертуара стали песни из кинофильмов «Голубой ангел», «Марокко», «Дьявол — это женщина», «Лили Марлен», исполняла она также и современные шлягеры (такие, как «Куда исчезли те цветы», «Ответ знает только ветер» и др.). С успехом объездила с концертами Америку и Европу, и везде ей сопутствовал успех.
В 1963 году она посетила Советский Союз и дала по концерту в Москве и  Ленинграде. В Москве она выступала в Театре эстрады, попасть в который можно было с большим трудом. Ведущий сказал всего два слова: «Марлен Дитрих», и появилась сказочная женщина. С  идеальной фигурой, у  которой не было ничего лишнего, словно Микеланджело отсек все ненужное. Она носила корсет с каучуковыми прокладками, создававшими иллюзию божественной фигуры, который для нее сделала русская балерина Тамара Гамсахурдия. На ней было ее знаменитое платье, расшитое блестками, и лебяжье манто с царским шлейфом. Когда она подошла к  микрофону, конец шлейфа был еще за кулисами. Марлен пела хрипловатым голосом по-немецки, по-английски, по-французски. Но  публике было все равно, как она поет.
На  концерте в  Ленинграде певица опустилась на колени перед Константином Паустовским. Растерявшийся писатель не знал, как реагировать. А  62-летняя красавица призналась, что у нее русская душа и она преклоняется перед всем русским.
Последние 13 лет своей жизни Дитрих провела в своей квартире в Париже, поддерживала связь с внешним миром только посредством телефона. В 1979 году в Германии вышли ее мемуары. В 1982—1983 годах Максимилиан Шелл записал с ней на пленку многочасовое интервью, которое использовал затем в своём документальном фильме «Марлен».
Дитрих не любила рассказывать о себе и почти не давала интервью. Исключением стали лишь последние годы жизни, когда актрисе было нечем платить за квартиру и, будучи под угрозой выселения на улицу, она за 20 тысяч долларов согласилась ответить на вопросы журнала «Штерн».
Когда ей указывали на несовпадения некоторых дат, Дитрих отвечала, что писала мемуары, а не дневник. Пресса отвечала актрисе тем же. В семидесятых годах перед концертами Дитрих одна из  газет написала, что посещать выступления Дитрих могут только некрофилы.
Ее  называли «аномальной бабушкой», впервые в истории не побоявшейся выйти на сцену в просвечивающем платье «без верха». А когда прошел слух о ее смерти и Марлен позвонила журналистам и сказала, что она жива, один из журналов напечатал на  обложке: «Дитрих звонит и предупреждает, что она еще жива».
Ее любимыми словами были «вздор» и «об этом уже написано в моей книге». Минуты откровения наступали только после того, как домработница приносила ей лимон и «фирменный» чай в  подстаканнике. Как потом оказалось, вместо чая в стакане был коньяк. О  том, что Дитрих прикована к постели, стало известно только после безуспешных попыток домовладельцев выселить актрису из  квартиры, а один из ее друзей был вынужден обратиться к властям. До этого Марлен, всегда сама отвечавшая на  телефонные звонки, выдавала себя за собственную домработницу и сочиняла, что хозяйка за рулем собственного авто уехала в  аэропорт
Марлен Дитрих скончалась 6 мая 1992 в своей квартире в Париже в возрасте 90 лет.