Fille du comédien Alain Doutey, Mélanie Doutey a fait ses classes de comédienne au cours de Jean Périmony entre 1997 et 1998, avant de suivre ceux du Conservatoire de 1999 à 2001. Elle débute au cinéma via une apparition dans Les gens qui s'aiment de Jean-Charles Tacchella, puis apparaît à la télévision dans plusieurs téléfilms