לבקשת ה-OSS (גוף הביון שקדם ל-CIA), דיטריך הקליטה מספר שירי תעמולה בשנת 1944 וביניהם גם להיטה "לילי מרלן". התוכניות שודרו כנגד הצבא והעם הגרמנים במאמץ לשכנע אותם לשים קץ למלחמה ולהיכנע ועוררו הדים רבים בגרמניה. לאחר מכן חזרה דיטריך להופיע בחזית שפרצה לגרמניה, וניצלה בקרב הארדנים שהפתיע את הכוחות. לאחר הקרב היא התבקשה לחזור לארצות הברית, אך סירבה וביקשה להיכנס עם הכוחות הלוחמים לגרמניה, ושם, בברלין, התאחדה עם משפחתה.