Mélanie Thierry, née le 17 juillet 1981 à Saint-Germain-en-Laye, est une actrice et mannequin française. Elle a obtenu le César du meilleur espoir féminin en 2010 dans Le Dernier pour la route.
D'origine normande, d'un père représentant dans la restauration, et d'une mère préparatrice en pharmacie qui travaille à mi-temps pour s'occuper de ses enfants, Mélanie Thierry grandit à Sartrouville. Elle arrête l'école en 3e.
Elle a tourné des spots publicitaires et participé à des téléfilms, dès l'âge de 13 ans, sous l'égide de l'agence Boutchou. En tant que mannequin, elle a ensuite été engagée par l'agence Karin et a posé pour Hermès, photographiée par Chico Bialas. Elle a aussi posé pour Paolo Roversi et Peter Lindbergh dans Vogue Italia, pour Jean-Baptiste Mondino dans The Face, pour Bruno Aveillan dans Double (couverture), pour la campagne Krizia dans Elle USA et pour la campagne Opium d'YSL.
Parallèlement, elle a une carrière d'actrice : ancienne élève du cours de Jean-Laurent Cochet, elle apparait dans le clip de FFF Le pire et le meilleur4 et enchaîne des petits rôles à la télévision.
Puis elle apparait pour la première fois au cinéma : elle est choisie par Patrick Timsit pour incarner sa Esmeralda dans la satire Quasimodo d'El Paris, sortie en 1999. Le film divise la critique, mais reste un gros projet, propulsant la jeune actrice comme une valeur montante, alors qu'elle est âgée de 16 ans. La même année sort discrètement la romance La Légende du pianiste sur l'océan, de Giuseppe Tornatore, qui lui permet de donner la réplique à Tim Roth, et qu'elle a tourné juste avant Quasimodo. L'actrice quitte le lycée avant le baccalauréat et se lance dans la carrière d'actrice.
Elle connait un succès commercial en 2001 avec la comédie dramatique 15 août, de Patrick Alessandrin, mais enchaîne aussi des projets passés inaperçus : en 2002, elle tient le premier rôle féminin de la comédie décalée Jojo la frite, de Nicolas Cuche et n'hésite pas à revenir à la télévision pour un projet ambitieux, le téléfilm L'Enfant de l'aube, de Marc Angelo, diffusé en 2004. Enfin, en 2005, elle est la tête d'affiche d'un long-métrage modeste, le thriller Écorchés, de Cheyenne Carron.
C'est l'année 2006 qui lui permet de percer : au cinéma, elle est choisie par l'actrice Maïwenn passée réalisatrice pour jouer dans le drame expérimental Pardonnez-moi. Elle remplace au débotté Sara Forestier pour ce rôle. Parallèlement, elle fait ses débuts à Hollywood en faisant partie de la distribution du film indépendant Pu-239, écrit et réalisé par Scott Z. Burns. Enfin, à la télévision, elle est au casting de la mini-série télévisée Fête de famille et apparait dans quelques épisodes de Merci, les enfants vont bien. Mais surtout, cette même année, c'est au théâtre qu'elle reçoit un accueil critique important : elle joue le personnage schizophrène central du Vieux Juif blonde, une pièce écrite par Amanda Sthers.
Lors du Festival du cinéma américain de Deauville 2007 elle est membre du jury de la Révélation Cartier.
Cette exposition importante lui permet d'enchaîner avec des gros projets : en 2007, elle partage l'affiche du thriller de science-fiction Chrysalis, de Julien Leclercq avec Albert Dupontel. Puis en 2008, elle tient le premier rôle féminin du blockbuster Babylon A.D.. Cette réalisation de Matthieu Kassovitz, adaptée du roman Babylon Babies de Maurice Dantec, voit sa promotion compliquée par les tensions du cinéaste avec la star Vin Diesel. Le film se solde par un échec critique et commercial cuisant. L'actrice peut cependant compter sur le succès surprise de Largo Winch, gros projet du cinéma français, mis en scène par Jérôme Salle, adapté de la bande dessinée franco-belge éponyme.
En 2009, elle renoue avec des projets d'auteur, qui lui vaut de nouveau la reconnaissance de la profession : sa performance dans la pièce Baby Doll lui vaut une nomination au Molière de la comédienne 2009, et sa prestation dans le drame Le Dernier pour la route, de Philippe Godeau, face à François Cluzet, lui permet de décrocher, le 27 février 2010, le César du meilleur espoir féminin. Cette même année, elle est à l'affiche de deux films à costumes : elle incarne Charlotte Desrives dans le biopic L'Autre Dumas, de Safy Nebbou et surtout joue Renée d'Anjou dans La Princesse de Montpensier, de Bertrand Tavernier.
En 2011, elle confirme son nouveau statut en faisant partie du casting de stars de la comédie dramatique Impardonnables d'André Téchiné. Et en 2012, elle tient le rôle-titre du drame Ombline, de Stéphane Cazes, qui passe inaperçu. Mais la même année, c'est la comédie dramatique Comme des frères, de Hugo Gélin qui rencontre le succès. Elle y côtoie François-Xavier Demaison, Nicolas Duvauchelle et Pierre Niney. Elle remporte le prix d'interprétation féminine au Festival du film de Sarlat 2012.
Elle revient ensuite à des gros projets : en 2013, elle partage l'affiche du polar L'Autre Vie de Richard Kemp, écrit et réalisé par Germinal Alvarez, avec Jean-Hugues Anglade. Elle retrouve aussi Duvauchelle pour le drame Pour une femme, de Diane Kurys ; enfin, elle fait partie du casting international réuni par Terry Gilliam pour son expérimental Zero Theorem. Les deux premiers films passent inaperçus, mais le dernier reçoit un accueil critique enthousiaste.
En 2014, elle tient le premier rôle féminin du drame canadien Le Règne de la beauté, écrit et réalisé par Denys Arcand. Et en 2015, elle retrouve Duvauchelle une troisième fois pour le drame Je ne suis pas un salaud, écrit et réalisé par Emmanuel Finkiel. La même année, elle est au casting d'un projet américain, la comédie d'action Un jour comme un autre, de Fernando León de Aranoa. Elle y donne la réplique à Benicio Del Toro. La même année, lors du 32e Festival du film de Cabourg, elle fait partie du jury présidé par l'actrice Juliette Binoche.
L'année 2016 la voit évoluer dans un drame français, La Danseuse, de Stéphanie Di Giusto ; en 2017, elle retrouve Dupontel cette fois comme réalisateur pour l'expérimental Au revoir là-haut; et en 2018, elle retrouve le scénariste/réalisateur Emmanuel Finkiel pour La Douleur. Elle y prête ses traits à Marguerite Duras.