Marie Magdalene Losch nació en el distrito berlinés de Shöneberg, el 27 de diciembre de 1901, hija de Otto Dietrich un oficial de carrera en el ejército alemán y de la señora Felsing, hija a su vez de un joyero reputado de Alemania.
Su padre cayó en 1917 en el frente ruso y Marlene debió emplearse como violinista en una orquesta femenina, mientras proseguía sus estudios de arte dramático en la escuela de Max Reinhardt en 1921. Cambió de nombre según versiones: tomando un poquito de MARia y otro poquito de MagdaLENE, en cuanto al apellido, llevó el de su padre, desde entonces fue conocida como Marlene Dietrich.