Après une formation au conservatoire régional d’art dramatique de sa ville natale ainsi qu’une licence en arts du spectacle, Mélissa Polonie rejoint la Classe Libre 43 des Cours Florent à son arrivée sur Paris où elle remporte le Prix Olga Horstig 2023. Dans la même année, elle intègre la troupe du Théâtre de la Ville où elle joue sous la direction d’Emmanuel Demarcy-Mota dans Wanted Petula ainsi que dans Le Songe d’une nuit d’été. Au cinéma, on peut la découvrir dans Anges & Cie de Vladimir Rodionov ainsi que McWalter de Simon Astier et au 1er janvier 2026, elle a rejoint la Troupe de la Comédie-Française en tant qu’artiste pensionnaire avec un spectacle de Johanna Boyé.