Mélanie Thierry (* 17. Juli 1981 in Saint-Germain-en-Laye, Yvelines) ist eine französische Schauspielerin und Model.
Mélanie Thierry begann ihre Karriere als jugendliches Model in Frankreich, bevor sie sich der Schauspielerei zuwandte. Sie spielte zuerst in französischen Produktionen, die außerhalb Frankreichs jedoch keinen Erfolg verbuchen konnten. Im Alter von 18 Jahren machte sie als Darstellerin in Die Legende vom Ozeanpianisten auf sich aufmerksam. Ihr erster Hollywoodfilm war Babylon A.D. (2008). Für ihre Titelrolle in der Pariser Theaterinszenierung des Tennessee-Williams-Stücks Baby Doll wurde sie 2009 für den wichtigsten französischen Theaterpreis Molière nominiert. Im Jahr darauf erhielt sie für ihre Rolle in Philippe Godeaus Spielfilm Le dernier pour la route den César als beste Nachwuchsdarstellerin.
Thierry hat mit dem Sänger Raphaël Haroche zwei Söhne: Roman (* 2008) und Aliocha (* 2013)