Γεννήθηκε στο σπίτι του παππού της Σπύρου Μερκούρη, ο οποίος διατέλεσε δήμαρχος Αθηνών για περίπου είκοσι χρόνια. Ο πατέρας της, Σταμάτης, ήταν επίσης πολιτικός. Σε ηλικία δεκαοχτώ ετών γίνεται δεκτή στη Δραματική Σχολή του Εθνικού Θεάτρου ενώ τον επόμενο χρόνο παντρεύεται τον Παναγιώτη Χαροκόπο.
Η πρώτη της ταινία, η μυθική πλέον «Στέλλα» προβλήθηκε για πρώτη φορά το 1955. Η σκηνοθεσία του Μιχάλη Κακογιάννη, το σενάριο του Ιάκωβου Καμπανέλλη και η ερμηνεία της Μελίνας χάρισαν στην ταινία παγκόσμια αναγνώριση και βραβεύτηκε με το βραβείο καλύτερης ταινίας ρετροσπεκτίβας στο Φεστιβάλ Κινηματογράφου Θεσσαλονίκης 1960, με τη Χρυσή Σφαίρα καλύτερης ξένης ταινίας του 1956, καθώς και με το βραβείο ερμηνείας Isa Miranda, για την ερμηνεία της Μελίνας Μερκούρη, στο Διεθνές Φεστιβάλ Κινηματογράφου Καννών του 1955.
Στο φεστιβάλ των Καννών η Μελίνα γνωρίζει κι ερωτεύεται κεραυνοβόλα τον Ζίλ Ντασσέν, με τον οποίο αργότερα θα παντρευτούν και θα μείνουν μαζί μέχρι να τους χωρίσει ο θάνατος. Με σκηνοθέτη το Ντασσέν τον επόμενο χρόνο γυρνάνε την ταινία «Ο Χριστός ξανασταυρώνεται», βασισμένη στο έργο του Νίκου Καζαντζάκη. Το 1958-60 το ζευγάρι κινηματογραφεί το «Ποτέ την Κυριακή», την ταινία που έκανε διάσημη την ίδια και τη μουσική του Μάνου Χατζηδάκι σε όλο τον κόσμο. Η ταινία βραβεύτηκε με το Όσκαρ Καλύτερου Τραγουδιού και με το βραβείο Α’ γυναικείου ρόλου στο Φεστιβάλ των Καννών.
Παράλληλα με την θεατρική και κινηματογραφική της καριέρα σε Ελλάδα και εξωτερικό η Μελίνα κυκλοφορεί πάνω από 15 δίσκους, με ερμηνείες έργων των Μάνο Χατζηδάκι, Μίκη Θεοδωράκη, Σταύρο Ξαρχάκο, Γιάννη Μαρκόπουλο, Βασίλη Τσιτσάνη, Κουρτ Βάιλ και Μπέρτολτ Μπρεχτ.
Το πραξικόπημα της 21 Απριλίου την βρίσκει στο εξωτερικό όπου παρουσιάζει στο Μπρόντγουει το «Ίλια Ντάρλινγκ». Εμφανίζεται στις κάμερες των αμερικανικών μέσων και δηλώνει κλαίγοντας: «Σας παρακαλώ μην πάτε στη χώρα μου».
Από το εξωτερικό δίνει αγώνα κατά της χούντας των συνταγματαρχών, οι οποίοι σπεύδουν να της αφαιρέσουν την ελληνική ιθαγένεια και κατάσχεσαν την περιουσία της στην Ελλάδα. Όταν η Μελίνα πληροφορείται την απόφαση της χούντας κάνει την ιστορική δήλωση: «Γεννήθηκα Ελληνίδα και θα πεθάνω Ελληνίδα. Ο Παττακός γεννήθηκε φασίστας και θα πεθάνει φασίστας». Με συνεντεύξεις, συναυλίες, ηχογραφήσεις, απεργίες πείνας και πολιτικές εκδηλώσεις η Μελίνα αποτελεί μόνιμο πρόβλημα για τη χούντα που αποπειράται να την δολοφονήσει με διάφορους, ανεπιτυχείς, τρόπους.
Δυο μέρες μετά την πτώση της δικτατορίας η Μελίνα Μερκούρη επιστρέφει στην Ελλάδα, ενώ την περιμένει πλήθος φίλων στο αεροδρόμιο. Εγκαθίσταται πλέον μόνιμα στη χώρα και ασχολείται ενεργά και με την πολιτική, λαμβάνοντας μέρος σε όλες τις κυβερνήσεις Παπανδρέου ως υπουργός Πολιτισμού. Ο ίδιος ο Ανδρέας Παπανδρέου είχε σχολιάσει ότι η Μελίνα Μερκούρη ήταν η μόνη που άντεξε τους 16 ανασχηματισμούς των κυβερνήσεών του.
Η Μελίνα Μερκούρη είναι αυτή που διακηρύσσει ότι «η βαριά βιομηχανία της χώρας είναι ο πολιτισμός» και δίνει μάχη για την προώθησή του στο εξωτερικό αλλά και στο εσωτερικό. Οι πολιτικοί σχολιάζουν ότι το υπουργείο Πολιτισμού επί των ημερών της λειτούργησε όσο ποτέ ενώ ο Τύπος του εξωτερικού παρακολουθεί ανελλιπώς την πορεία της. Ξεκινάει την εκστρατεία για την επιστροφή των Γλυπτών του Παρθενώνα, θίγοντας το θέμα επίσημα στη Διεθνή Διάσκεψη Υπουργών Πολιτισμού της UNESCO τον Ιούλιο του 1982 στο Μεξικό.
«Πρέπει να καταλάβετε τι σημαίνουν τα Μάρμαρα του Παρθενώνα για μας. Είναι το καμάρι μας. Είναι οι θυσίες μας. Είναι το υπέρτατο σύμβολο ευγένειας. Είναι φόρος τιμής στη δημοκρατική φιλοσοφία. Είναι η φιλοδοξία και το όνομά μας. Είναι η ουσία της ελληνικότητάς μας» δήλωσε και συμπλήρωσε: «Αν με ρωτήσετε εάν θα ζω όταν τα Μάρμαρα του Παρθενώνα επιστρέψουν στην Ελλάδα, σας λέω πως ναι, θα ζω. Αλλά κι αν ακόμη δεν ζω πια, θα ξαναγεννηθώ».
Προκειμένου να κάνει εφικτή την επιστροφή των Γλυπτών, το 1989 κήρυξε διαγωνισμό για την κατασκευή ενός νέου Μουσείου της Ακρόπολης, δίνοντας παράλληλα έμφαση στις εργασίες αναστήλωσης της Ακρόπολης αλλά και στη διάσωση της πολιτιστικής μας κληρονομιάς. Επίσης δική της ιδέα ήταν και η ενοποίηση του ιστορικού κέντρου της Αθήνας, για τη δημιουργία ενός αρχαιολογικού πάρκου. «Είναι επιτακτική ανάγκη, είναι χρέος της Ελλάδας να διασώσει την καρδιά της ιστορίας της, την καρδιά της Αθήνας, το ιστορικό της κέντρο, μ’ ένα έργο που θα αλλάξει παντελώς την εικόνα και τη ζωή στο κέντρο της πόλης» δήλωνε.
Το 1983 έθεσε το ερώτημα «πώς είναι δυνατόν μια κοινότητα που στερείται την πολιτιστική της διάσταση να μπορεί να αναπτυχθεί;» ενώπιων των υπουργών Πολιτισμού της τότε ΕΟΚ, σημειώνοντας πως ο πολιτισμός «είναι η ψυχή της κοινωνίας» και πως η ευρωπαϊκή ταυτότητα «βρίσκεται ακριβώς στο σεβασμό της ιδιαιτερότητας και στο να δημιουργήσουμε ένα παράδειγμα ζωντανό μέσα από ένα διάλογο των πολιτισμών της Ευρώπης. Η φωνή μας είναι καιρός να ακουστεί με την ίδια δύναμη όπως αυτή των τεχνοκρατών. Ο πολιτισμός, η τέχνη και η δημιουργία, δεν είναι λιγότερο σημαντικά από το εμπόριο, την οικονομία, την τεχνολογία».
Έτσι, ξεκίνησε ο ευρωπαϊκός θεσμός της Πολιτιστικής Πρωτεύουσας. Η Μελίνα Μερκούρη, η αγαπημένη των Ελλήνων, υπήρξε από τις πλέον διάσημες προσωπικότητες της Ελλάδας. Στην είδηση του θανάτου της, στις 6 Μαρτίου του 1994, ο διεθνής Τύπος προέβη σε αναλυτικά αφιερώματα της ζωής της μυθικής Ελληνίδα με το βροντερό γέλιο ενώ στο Μπρόντγουεϊ τα θέατρα παρέμειναν κλειστά την ώρα που πάνω από ένα εκατομμύριο συγκινημένοι πολίτες την συνόδευαν στην τελευταία της κατοικία, στο Α’ Νεκροταφείο.