Мелани Тьерри начала карьеру модели в раннем возрасте. Затем начала сниматься в французских фильмах, не получивших известности за пределами страны. В возрасте 17 лет Мелани сыграла роль девушки в фильме «Легенда о пианисте». Её первым голливудским фильмом стал фантастический боевик «Вавилон нашей эры», в котором Мелани сыгралаАврору. За главную роль в парижской постановке пьесы Теннесси Уильямса «Куколка» (Baby Doll) Тьерри номинировалась в 2009 году на премию Мольера.
В 2010 г. Мелани стала лицом рекламной компании духов «Belle d'Opium» — новой версии аромата от «Yves Saint Laurent». В рекламном ролике она исполнила чувственный танец, поставленный хореографом Акрамом Ханом.
