Melody Louledjian commence la musique dès son plus jeune âge. Après un Premier Prix de Piano puis des Masters de Chant avec éloges à Lyon puis Vienne, elle obtient le rôle de Girandole dans La Cour du Roi Pétaud (Delibes) au Théâtre de l'Athénée, puis à Reims. Elle chante en 2009 le rôle de Carmen dans Le Balcon de Peter Eötvös au Grand Théâtre de Bordeaux et est dès lors régulièrement invitée par ce théâtre. Elle incarne ensuite une bergère dans La Pastorale de Pesson au Théâtre du Châtelet.

Elle retourne à Bordeaux en 2011 en Elvira dans L'Italienne à Alger et en Naïade dans Ariane à Naxos de Strauss, et débute à Nice en Cinquième Servante dans Elektra. Elle est également à la distribution des quatre opus de L'Anneau du Nibelung de Wagner, où elle joue les rôles de Woglinde, Gerhilde et de l'Oiseau de la forêt, dans une tournée du Birmingham Opera Company qui l'emmène sur de nombreuses scènes européennes, et notamment à la Cité de la musique de Paris. Elle retourne ensuite à Bordeaux en Oberto dans Alcina (Haendel) en 2012, puis en Eurydice dans Orphée aux Enfers en 2013. Cette année-là, elle fait ses débuts à l'Opéra de Paris dans une production couplant Le Nain (Une Camériste) et L'Enfant des Sortilèges (Le Feu et Le Rossignol), qu'elle chante ensuite à l'Opéra de Munich. 

Elle continue d'étendre son répertoire en 2014 avec le rôle de Musetta dans La Bohème à Bordeaux et Tenerife, ainsi que celui d'Adèle dans La Chauve-Souris de Strauss fils à Nice. A Avignon, elle obtient le rôle d'Elise dans La Dilettante d'Avignon d'Auber, puis participe à un Carmina Burana à l'Opéra de Saint-Étienne. En 2015, elle décroche le rôle-titre dans Ciboulette de Reynaldo Hahn à l'Opéra Comique. L'année suivante, elle est Gabrielle dans La Vie parisienne à Lausanne. En 2017, elle entre en résidence au Grand Théâtre de Genève, où elle interprète les rôles d'Elsbeth (Fantasio), Arsena (Le Baron Tzigane), Barbarina (Les Noces de Figaro). En 2018, elle y chante Lola (Cavaliera Rusticana), Frasquita (Carmen), Xenia (Boris Godounov) ou encore Luigia (Viva la Mamma). Cette année-là, elle prend également le rôle-titre de La Traviata à Tenerife. Elle retrouve Pesson en 2019 pour la création de Trois Contes à l'Opéra de Lille (L'autre Princesse, Marthe et le Garçon), puis elle chante Œnone dans Phèdre de Lemoyne au Müpa de Budapest, Laurette dans Richard Cœur-de-Lion de Grétry à Versailles et Bibikopf dans L'Empereur d'Atlantis d'Ullmann à Tenerife. En 2020, elle s'attelle au rôle-titre de Lucia di Lammermoor à Manille. 

En 2020/2021, Melody Louledjian reprendra ses rôles dans Trois Contes à Rouen et Rennes.