Attirée très tôt par la comédie, Mélanie Robert commence à faire du théâtre dès l’âge de 7 ans. Ses parents insistant pour qu’elle termine ses études, ce n’est qu’une fois son bac en poche que la jeune femme, originaire de Toulouse, intègre le Cours Florent, à Paris, où elle suit durant trois ans les enseignements de Jérôme Dupleix, Juan Pitalluga, Bruno Blairet et Cyril Anrep. Pour arrondir ses fins de mois, l’étudiante tente le mannequinat et lui préfère finalement les publicités télévisées. En parallèle, elle croise Patrick Bruel sur le plateau d’Ange et Gabrielle, film pour lequel elle fait de la figuration. Et sur scène, elle rejoint la troupe de "L’ambition des damnés" le temps d'un été.

Il lui faudra attendre 2018, l'année qui marque un tournant. Après avoir participé au clip du titre "Chagrin pour soi", de Marvin Garcia, Mélanie Robert est engagée pour intégrer la distribution du nouveau feuilleton quotidien de France 2. Dans Un si grand soleil, elle devient Manon, la jumelle du clan Bastide, une adolescente sûre d’elle et prétentieuse, qui se plaît à jouer de son image de peste. Lancée à la rentrée, la série se constitue très vite un public fidèle qui suit quotidiennement les tourments des familles Estrela et Bastide à Montpellier.