Марлен прекрасно осознавала, что как актриса она была «полным нулем», но на одном из спектаклей своей неуловимой эротичностью привлекла внимание знаменитого американского режиссера Джозефа фон Штернберга, снимавшего в Берлине первый звуковой фильм. Он стал для Дитрих Пигмалионом, вылепившим и оживившим неповторимый экранный образ, с боем утвердив ее на роль Лолы, певички из портового кабака, в фильме «Голубой ангел». «О нет, — утверждал режиссер, — я не открыл Дитрих, я только учитель, взявший на роль прекрасную женщину, усиливший ее шарм, маскирующий ее недостатки и в результате выкристаллизовавший подлинный образ Афродиты».
Марлен беспрекословно следовала каждому его повелению: вырвала коренные зубы, чтобы на фоне широких скул образовались впадины щек, села на голодную диету, не говоря уже о таких «мелочах», как форма бровей. Лицо с «самыми голубыми в мире немецкими глазами» получило то скульптурное очертание и ореол загадочности, которые так притягивали зрителей. «Ренуар кинематографа» (так называли Штернберга коллеги) научил Марлен красоте порока, красоте искусственного мира, он окутал ее покрывалами из газа и заставил смотреть на мир сквозь полуприкрытые веки. Она вызывающе глядела в камеру, в то время как остальные три были направлены на ее ноги — единственное, что осталось из ее родовой «конюшни». Теперь Марлен даже не приходилось играть: она стала «женщиной в стиле Рубенса, крепкой, жизнеутверждающейся, полной секса, о которой мечтали все нормальные мужчины». Ее кинообраз был обречен на успех, но он стал неотделим от Дитрих и в жизни.
Леди до мозга костей с шармом роковой женщины с тонким флером эротики — такой мистической смесью предстала она перед зрителем. «Голубой ангел» открыл ей дорогу к славе. Весной 1930 г. Дитрих, с согласия мужа, отправилась в США вслед за Штернбергом, который стал для нее всем: «исповедником, критиком, советчиком, ходатаем за меня и моих домочадцев, менеджером» и, конечно, любовником. Марлен не хранила верности своему официальному мужу, но заботилась о нем. При первой же возможности она перевезла в Америку дочку, а затем и Рудольфа Зибера и поселила их в своем шикарном особняке на Беверли Хилз, комнаты которого были обиты белым мехом. «Мистер Дитрих» спокойно играл роль подкаблучника своей знаменитой жены. Он терпел всех ее обожателей, находя утешение в объятиях русской эмигрантки Тамми (Тамары Матул) — их домработницы и няни. Маленькая Мария тоже испытывала большую привязанность к ней, чем к своей недосягаемой матери, как бы та о ней ни заботилась.
Совместные фильмы Штернберга и Дитрих («Марокко», «Обесчещенная», «Шанхайский экспресс», «Белокурая Венера», «Дьявол — это женщина»), снятые в период 1930–1935 гг., имели фантастический успех. «Загадочная леди» заставляла лица зрителей светлеть при виде ее на экране. Обаяние, шарм, чары — можно назвать как угодно — исходили от этой женщины. Кого бы ни играла Марлен — от замызганной цыганки до величественной русской императрицы, — она оставалась блистательной и стала образцом для подражания. Одновременно в ней раскрылся актерский дар. Альфред Хичкок, у которого Дитрих снялась в единственном фильме «Боязнь сцены» (1950 г.), считал, что «она профессиональная актриса, профессиональный оператор, профессиональный модельер». Все, кто работал с ней, были восхищены ее трудолюбием, энергией и умением вникать в детали. Марлен знала все о линзах, софитах, была своим человеком у осветителей, гримеров, в монтажной и реквизитной, на экране умела пользоваться взглядом, жестом, намеком, недосказанностью и, конечно, костюмом.
«Фатальная женщина» работала над своими нарядами на уровне с прославленными модельерами и обыкновенными швеями. Идеи баснословно дорогих, но неправдоподобно оригинальных нарядов всегда принадлежали ей, как и введенная для женщин мода на мужской брючный костюм. Эдит Хэд, награжденная восемью «Оскарами» как художник по костюмам, с уважением отмечала: «Платья не творятся для Дитрих, они творятся вместе с ней». Это был не каприз звезды, этого требовал образ. Портные и стилисты вспоминали, как она неподвижно простаивала семь-восемь часов на примерках, с неистощимой фантазией и с точностью до миллиметра указывала, где должна быть блестка, как сама ловко орудовала иглой, и говорили, что Марлен была для них «и кошмаром и праздником».