Mélanie naît en 1796 à Nantes. Elle est la fille de Mathieu Guillaume Thérèse Villenave (avocat et homme de lettres) et Jeanne-Marianne Tasset. Elle a un frère Théodore, qui deviendra poète.
La famille s’installe à Paris en 1803. Le père devient journaliste et littérateur. Mélanie apprend l’anglais, l’aquarelle et la musique. En 1822, elle épouse François Joseph Waldor, un officier d’origine belge, avec qui elle a une fille, Elisa.
Mélanie ne suit pas son mari en garnison et reste à Paris chez ses parents, rue Vaugirard. Elle fréquente le salon de Charles Nodier et côtoie de nombreux artistes. En 1827, elle rencontre Alexandre Dumas père et devient sa maîtresse. La liaison ne dure que quelques années, l’écrivain ayant jeté son dévolu sur une autre femme.
Mélanie s’investit ensuite dans une carrière littéraire. Elle publie des romans, des pièces de théâtre, des poèmes et collabore à quelques journaux où elle signe « Un bas-bleu ». Elle tient à son tour un salon littéraire, fréquenté par Gérard de Nerval, Alfred de Musset et d’autres grands poètes de l’époque.
Mélanie s’éteint en 1871, dans une relative misère, malgré de nombreux biens de valeur acquis par son père.