Мария Амалия Меркури-родилась 18 октября 1920 в Афинах. Наиболее значимым человеком в её детстве был её дед Спиридон Меркурис, который в течение нескольких десятилетий был мэром Афин. Её отец Стаматис Меркурис был видным политиком и членом Греческого парламента, а дядя — Георгиос Меркурис, лидером Греческой Национальной Социалистической партии. После развода родителей она стала жить с матерью.

Во время Второй мировой войны Меркури, будучи ещё подростком, вышла замуж за Паноса Харокопоса, сына влиятельных жителей Афин. Их богатство и влияние помогло им выжить во время оккупации Греции нацистами во время войны. Хотя по сути брак был фиктивным, он все же продлился более 20 лет.

Её первый греческий фильм «Стелла», снятый Михалисом Какояннисом, режиссёром кинокартины «Грек Зорба», привёл её в Канны, где она была номинирована на Золотую пальмовую ветвь. Там же она встретила режиссёра Жюля Дассена, который стал самой большой её любовью.

В 1960 году актриса была номинирована на «Оскар» за роль в фильме «Никогда в воскресенье», снятом её мужем (в то время гражданским) Жюлем Дассеном. Хотя премию она не получила, это принесло ей мировую известность и новые звёздные роли в таких фильмах, как «Федра» и «Кинжал топкапи» Жюля Дассена, а также «Гэйли, Гэйли».

В конце 1970-х Мелина Меркури оставила кино, снявшись последний раз в фильме своего мужа «Мечта о страсти» в 1978 году, в котором вместе с ней снималась начинающая тогда актриса Эллен Бёрстин. В 1971 году актриса написала автобиографию «Я родилась гречанкой».

Первая песня Мелины Меркури «Hartino to Fengaraki», была использована для греческой постановки произведения Теннесси Уильямса «Трамвай „Желание“». А другие композиции, такие как «Athene ma Ville» и «Melinaki», были очень популярны во Франции.

В период военной диктатуры в Греции (1964—1974) Меркури жила во Франции. Когда полковник Стилианос Паттакос лишил её греческого гражданства, она сказала: «Я родилась гречанкой и умру гречанкой. А мистер Паттакос родился фашистом и умрёт фашистом». В течение тех лет, что Мелина Меркури жила во Франции, она записала одну песню на греческом и три на французском языках, которые были очень популярны. За счёт своего сиплого и необычного голоса она стала отличным исполнителем знаменитых греческих песен.

После свержения диктатуры в Греции, она вернулась на родину и стала членом парламента от партии ПАСОК. В 1981 году она стала первой женщиной Министром культуры Греции. Она возглавляла министерство в период с 1981 по 1989 годы, а позже с 1993 по 1994 годы.

Мелина Меркури умерла 6 марта 1994 года в нью-йоркской больнице в возрасте 73 лет от рака лёгких. Похоронена на Первом афинском кладбище в центре греческой столицы.