"Shot Sage Blue Marilyn" förväntas gå under klubban i maj för en rekordsumma på nästan två miljarder svenska kronor.
Den en gånger en meter stora sidentavlan med tryckt motiv från 1964 beskrivs av auktionshuset som "en av de ovanligaste och mest överskridande bilder som existerar".
Warhol har producerat fyra tavlor i serien "Shot Marilyns", alla i samma storlek men med olika bakgrundsfärger.
Säljintäkterna ska doneras till en schweizisk välgörenhetsorganisation som arbetar med att förbättra livet för barn över hela världen.