Mélodie Millot s'initie au chant et à la musique au sein de la Maîtrise de Radio France qui lui décerne en 2003, alors qu’elle est dans la classe de Dominique Moati, un diplôme de fin d'études. Elle poursuit ensuite ses études musicales à l'université de Paris-Sorbonne ; elle obtient en 2007, conjointement à la licence, le 1er prix de solfège du CRR de Boulogne et la médaille d’Oor du CRD de Montreuil. Elle continue sa formation vocale auprès de Françoise Pétro et de Pascal Proust au conservatoire de Montreuil, puis de Sophie Fournier au conservatoire de Romainville, obtenant en 2012 son prix de musique de chambre, en 2013 son prix de chant. En 2014, elle se spécialise au conservatoire de Pantin en musique ancienne dans la classe d’Alex de Valera et obtient son prix.
Portant un intérêt pour la pédagogie et la direction de chœur, elle réussit sur concours le diplôme d’État de formation musicale et accède au poste de professeur de la ville de Paris. Jusqu’en 2017, elle était professeur de chant et de solfège à la Maîtrise de Radio France.
Elle enseigne actuellement dans les écoles élémentaires de Paris ; elle est cheffe de chœur d’un orchestre Démos de la Philharmonie de Paris.
Parallèlement, Mélodie chante dans de nombreux chœurs. Parmi eux, le COUPS (direction Jacques Grimbert), Figure Humaine (direction Denis Rouger), Pyramidion (direction Pascal Denoyer), C-Barré (direction Sébastion Boin), l'ensemble des jeunes d’Ile-de-France (direction Françis Bardot), Vittoria (direction Michel Piquemal), les chantres de la Madeleine (direction Philippe Mazé), l’ensemble de la Chapelle de Bonsecours (direction Benoît Porcherot et Jean-Sébastien Nicolas), Candides (direction Mihaly Zeke) et Les Discours (direction Silvio Segantini).
Elle participe à de nombreux enregistrements et créations contemporaines comme soliste de Guy Reibel, Michel Zbar, Philippe Mazé, Félix Ibarondo et bien d'autres. Elle se perfectionne à la musique de chambre avec l'ensemble Carpe Diem et à la musique baroque auprès de Michel Laplénie avec qui elle chante les Indes Galantes de Jean -Philippe Rameau au festival du Périgord ou encore Georges Guillard à l'Oratoire du Louvre.
On la retrouve dans un répertoire plus léger avec le Trio Mélipeï qu'elle crée en 2009, se produisant aux festivals des Murs à Pêches de Montreuil, et en 2012 au lancement du festival breton Chambre avec Vue. Dans ce même esprit, elle chante avec Romances sans parole et la Musique de Léonie, ensembles de Julien Joubert.