1936-ban elutasította Gobbels felkérését, hogy Németországban forgasson, annak ellenére, hogy a magas díjazás mellett szabad kezet kapott volna a forgatókönyvek és munkatársak kiválasztásában. A továbbiakban az Amerikai Egyesült Államokban játszott, olyan rendezők keze alatt, mint Alfred Hitchcock, Ernst Lubitsch, Orson Welles és Billy Wilder. 1939-ben felvette az amerikai állampolgárságot.

Miután szerelmese, Jean Gabin csatlakozott a francia ellenálláshoz, Marlene Dietrich is tenni akart valamit a hitleri rezsim elleni harcban. Ezért énekesnőként az amerikai katonáknak tartott előadásokat, a lehető legközelebb a frontvonalhoz. A háború végén az első amerikai csapatokkal Németországba érkezett, és sikerült viszontlátnia édesanyját és nővérét. Politikai kiállása a hitleri náci ideológia ellen nemzetközi téren sok elismerést szerzett: 1947-ben megkapta a civilek által elérhető legmagasabb amerikai kitüntetést (Medal of Freedom), 1950-ben pedig a Francia Becsületrend lovagja lett.

1953 után kizárólag énekesnőként lépett színpadra. Élete későbbi szakaszában az alkohol egyre nagyobb problémát jelentett. Egy 1975-ös ausztráliai fellépés után combnyaktörést szenvedett. Legutolsó filmszerepét már tolószékben játszotta. A forgatás után teljesen visszavonult és párizsi lakásában a világtól elzárkózva élt. Évekkel később beleegyezett, hogy szerepeljen Maximilian Schell Marlene című dokumentumfilmjében, de kizárólag a hangjával.

1992-ben Párizsban halt meg, hivatalosan szív- és veseelégtelenségben. Ugyanakkor titkárnője és barátnője, Norma Bosquet, aki élete utolsó heteiben naponta meglátogatta, azt állította, hogy a színésznő altató-túladagolással öngyilkos lett. Kívánságának megfelelően Berlinben temették el.

Dietrich biszexuális volt, viszonya volt Ona Munson színésznővel és Mercedes de Acosta íróval, szeretői között tartják számon ezenkívül a Kennedy-fivéreket, Frank Sinatra amerikai énekest, Claudette Colbert amerikai színésznőt, James Stewart és Gary Cooper amerikai színészeket, Ernest Hemingway és G. B. Shaw amerikai írókat, valamint Margo Lion színésznőt.

Életéről 2000-ben készült életrajzi film, Marlene címmel, Katja Flint és Herbert Knaup főszereplésével. Életrajzi könyvét, Tiétek az életem címmel hazánkban is kiadták. A lánya, Maria Riva a kilencvenes évek elején írott könyve, az Az anyám, Marlene Németországban a bestseller-listák élére került.

Egyik legismertebb dala:

Hova tűnt a sok virág,
Mi nyílott hegy-völgy réten át.
Hova tűnt a sok virág?
Elhervadt régen.
Hova tűnt a sok virág?
Lányok téptek bokrétát.
Mondjátok mért van így,
Mondjátok mért van így?

Hova tűnt a sok szép lány,
Annyi rémült év után.
Hova tűnt a sok szép lány?
Elhervadt régen.
Hova tűnt a sok szép lány?
Gyűrűt váltott mindahány.
Mondjátok mért van így,
Mondjátok mért van így?

Hol vannak a katonák,
Kik harcoltak sok éven át.
Hol vannak a katonák?
Elmúltak régen.
Hol vannak a katonák?
Sírjuk felett száz virág.
Mondjátok mért van így,
Mondjátok mért van így?

Hova tűnt sok sírkereszt,
Még a szél is sírni kezd.
Hova tűnt sok sírkereszt?
Elkorhadt régen.
Hova tűnt sok sírkereszt,
Szívünk meg nem érti ezt.
Mondjátok mért van így,
Mondjátok mért van így?