Η Μελίνα Μερκούρη γεννήθηκε στην Αθήνα στις 18 Οκτωβρίου του 1920 (κατά άλλους το 1922). Μεγάλωσε κοντά στον παππού της Σπ. Μερκούρη, τότε δήμαρχο των Αθηνών.
Στο θέατρο έπαιξε για πρώτη φορά σε ηλικία 10 ετών με τον Δ. Χορν.
Το 1939 παντρεύτηκε τον Πάνο Χαροκόπο, γόνο μιας από τις παλαιότερες οικογένειες της Αθήνας. Κατά τη διάρκεια της κατοχής σπούδασε στη Δραματική Σχολή του Εθνικού Θεάτρου.
Το 1944 έκανε την πρώτη επίσημη εμφάνιση της στη σκηνή, στο έργο του Α. Σολομού «Το Μονοπάτι της Λευτεριάς». Μέχρι το 1950 συνεργάστηκε με διάφορους θιάσους του ελεύθερου θεάτρου και πραγματοποίησε τις πρώτες σημαντικές της ερμηνείες στο Εθνικό και το Θέατρο Τέχνης. Η τυχαία γνωριμία της με τον Γάλλο συγγραφέα Marchel Achard, την οδήγησε το 1951 στις θεατρικές σκηνές του Παρισιού. Παράλληλα συνέχισε την πορεία της και στην αθηναϊκή σκηνή συνεργαζόμενη με το θέατρο «Κοτοπούλη». Το 1953 βραβεύτηκε με το έπαθλο Μ. Κοτοπούλη, για τις ερμηνείες της σε μια σειρά σημαντικών παραστάσεων. Μέχρι το 1954 είχε εμφανιστεί σε 60 περίπου θεατρικά έργα με ελληνικούς και γαλλικούς θιάσους.
Η πρώτη της κινηματογραφική εμφάνιση ήταν το 1955 στην ταινία «Στέλλα» του Κακογιάννη. Όταν η ταινία προβλήθηκε στις Κάννες, η Μελίνα γνώρισε τον Ζυλ Ντασσέν, μετέπειτα συνεργάτη της και σύζυγό της από το 1966. Η δεύτερη και τελευταία της ταινία ελληνικής παραγωγής ήταν το «Ποτέ την Κυριακή», που την έκανε παγκοσμίως γνωστή αφού της χάρισε το βραβείο ερμηνείας στο Φεστιβάλ Καννών εξ ημισείας με την Ζαν Μορό και μία υποψηφιότητα για Όσκαρ το οποίο και έχασε απ' την Ελίζαμπεθ Τέιλορ το 1960. Ο δρόμος για τη διεθνή καριέρα είχε ανοίξει. Το 1966 εγκαταστάθηκε στην Νέα Υόρκη. Ανέβασε στο Broadway το «Illya Darling», θεατρική διασκευή του κινηματογραφικού έργου «Never on Sunday» (Ποτέ την Κυριακή), με συμπρωταγωνιστή τον Νίκο Κούρκουλο.
Στη διάρκεια της Χούντας ανέπτυξε έντονη αντιδικτατορική δράση στο εξωτερικό χρησιμοποιώντας τη φήμη και τη λάμψη που είχε αποκτήσει, με συνέπεια να της αφαιρεθεί η ελληνική υπηκοότητα, από τους συνταγματάρχες. Το 1971 εξέδωσε το αυτοβιογραφικό βιβλίο «Γεννήθηκα Ελληνίδα».Ο τίτλος του βιβλίου της είναι η απάντηση που έδωσε στους δημοσιογράφους όταν της ζήτησαν να κάνει μία δήλωση για την αφαίρεση της υπηκοότητάς της από τους συνταγματάρχες. Είχε πει «Γεννήθηκα Ελληνίδα και θα πεθάνω Ελληνίδα». Κατά την διάρκεια των αγώνων της έγιναν εναντίον της απόπειρες δολοφονίας, μία από τις οποίες παραλίγο να της στερήσει τη ζωή. Μετά το τέλος της δικτατορίας επέστρεψε στην Ελλάδα και ασχολήθηκε με την πολιτική.
Παράλληλα έκανε μερικές ακόμα εμφανίσεις στο θέατρο με τις παραστάσεις «Όπερα της Πεντάρας (1975)», «Μήδεια (1976)», «Το Γλυκό Πουλί της Νιότης (1980)» και έκλεισε ουσιαστικά την θεατρική της καριέρα το 1980 με την «Ορέστεια» στο Αρχαίο Θέατρο της Επιδαύρου.
Συνολικά έχει γυρίσει τις εξής ταινίες: «Στέλλα (1955)», «Ο Χριστός ξανασταυρώνεται(1956)», «He Who Must Die (1957)», «The Gypsy and the Gentleman (1958)», «La Loi (1958)», «Ποτέ την Κυριακή (1960)», «Vive Henry IV – Vive L’Amour! (1961)», «Il Giudigio Universale (1961)», «Phaedra (1962)», «Canzoni nel Mondo (1963)», «The Victors (1963)», «Topkapi (1964)», «Lew Pianos Mecanoques (1965)», «10.30 pm Summer (1966)», «A Man Could Get Killed (1966)», «Gaily Gaily (1969)», «Promise at Dawn (1970)», «Η Δοκιμή (1974)», «Τα Τραγούδια της Φωτιάς (1975)», «Jacqueline Susann¨s Once Is not Enough (1975)», «Nasty Habits (1977)», «Κραυγή Γυναικών (1978)».
Παράλληλα είχε σπουδαία πορεία στη δισκογραφία καθώς έχουν κυκλοφορήσει πάνω από δεκαπέντε δίσκοι της, πέρα από soundtrack ταινιών και θεατρικών παραστάσεων.
Διετέλεσε υπουργός Πολιτισμού το 1981-1989 και 1993-1994, θέση η οποία της έδωσε τη δυνατότητα να ξεκινήσει εκστρατεία για την επιστροφή των κλεμμένων μαρμάρων της Ακρόπολης από τον Λόρδο Έλγιν, τα οποία βρίσκονται στις προθήκες του Βρετανικού Μουσείου, να δημιουργήσει το θεσμό των δημοτικών περιφερειακών θεάτρων (γνωστά ως ΔΗ.ΠΕ.ΘΕ.) με σκοπό την πολιτιστική ανάπτυξη της ελληνικής περιφέρειας αλλά και τον θεσμό των πολιτιστικών πρωτευουσών της Ευρώπης, με πρώτη την Αθήνα το 1985.
Καταβεβλημένη από την πολύχρονη μάχη με τον καρκίνο άφησε την τελευταία της πνοή στο νοσοκομείο Memorial της Νέας Υόρκης, την Κυριακή 6 Μαρτίου του 1994.
Η έκτη Μαρτίου, ημερομηνία θανάτου της, έχει ορισθεί από την UNESCO ως παγκόσμια μέρα πολιτισμού κατά την οποία δίνεται το Βραβείο «Μελίνα Μερκούρη» ως βραβείο πολιτιστικής προσφοράς.
