Dougherty ønsket etterhvert å gjøre en innsats i andre verdenskrig og i 1943 vervet han seg til den amerikanske handelsflåten. Han ble beordret til rekruttskole på Santa Catalina Island. Etter noen uker fikk han sitt første permanente oppdrag der, og Monroe flyttet sammen med ham igjen. I 1944 ble Dougherty sendt utenlands, og Monroe flyttet inn med svigermoren sin og begynte å jobbe sammen med henne på fabrikken Radioplane Munitions Factory. Hun ble tilfeldig oppdaget av militærfotografen David Conover som kom til fabrikken for å ta bilder for militærbladet , noe som førte til at hun begynte å få en rekke andre oppdrag som modell. Monroe brukte opp alle pengene, som både hun selv og Dougherty tjente, på modellkarrieren sin. Etterhvert flyttet Monroe tilbake til Ana Lower og sluttet i jobben sin på Radioplane Munitions Factory. Hun ønsket å satse på karrieren sin og søkte om skilsmisse fra Dougherty. Den 13. september 1946 var de offisielt skilt.