C’est à l’âge de 12 ans que Mélanie Maudran découvre le théâtre et intègre une troupe d’enfants comédiens. Pendant six ans, l’adolescente va apprendre les ficelles du métier tout en suivant des cours de mise en scène et de décoration. Trois ans plus tard, elle fait une apparition dans La Cérémonie de Claude Chabrol, une expérience enrichissante qui lui donnera envie de poursuivre sur cette voie.

En 1995, Mélanie Maudran se fait repérer par un chasseur de têtes alors qu’elle attend son bus. Il parvient à convaincre ses parents de la laisser monter à Paris pour participer au concours Elite Model Look où elle se classera dans les trois premières de la compétition. C’est une fois le bac en poche que la jeune femme quitte la Bretagne pour Paris afin de poursuivre sa carrière. Très vite, elle obtient des petits rôles dans les séries Nestor Burma, Sous le soleil et Joséphine ange gardien. Alors qu’elle commence à se faire remarquer, la comédienne rejoint le casting de la série policière Frank Riva où elle donnera la réplique à Alain Delon pendant plusieurs épisodes en 2003.

Mais c’est trois ans plus tard que Mélanie Maudran se révèle auprès du grand public en décrochant le premier rôle de la saga estivale de France 2 Les Secrets du volcan. L’année suivante, c’est au cinéma que l’on retrouve l’actrice à l’affiche d’Un baiser s’il vous plaît d’Emmanuel Mouret et de Jean de la Fontaine, le défi. En 2008, elle tourne dans Terre de Lumière, la nouvelle saga de l’été de France 2 aux côtés de Philippe Lefebvre et Jean-Yves Berteloot.

Par la suite, l’actrice multiplie les apparitions sur le petit écran, notamment dans les séries Commissaire Magellan, Section de recherches, Enquêtes réservées ou encore Alice Nevers, le juge est une femme. Après quelques années loin du feu des projecteurs, Mélanie Maudran revient sur le devant de la scène en 2018 dans la série quotidienne Un si grand soleil sur France 2 où elle incarne Claire Estrela.