Melisa Sözen Pera Güzel Sanatlar Lisesi Tiyatro Bölümü'nü bitirdi. Çeşitli tiyatro oyunları, film ve dizilerde görev aldı. 2004 - 2005 yılları arasında yayınlanan, ünlü yönetmen Çağan Irmak'ın yazıp ve yönettiği "Çemberimde Gül Oya" dizisinde oynadı. 2008 yılının yazında NTV'de "Dünyayı Kurtaran Kadın" isimli, çevre hakkında bilinçlendirmeye dayalı bir televizyon programı sundu. 2009 yılında "Casus Kızlar: Her Şey Nasıl Başladı?" filminde "Clover" karakterini seslendirdi. Aynı sene içinde de çekimleri Mardin'de gerçekleştirilen Meral Okay'ın yazdığı "Bir Bulut Olsam" dizisinde "Narin Bulut" karakterini canlandırmıştır. 2012 - 2013 yıllarında "Şubat" adlı dizide "Yağmur" ve "Sabah" karakterlerini canlandırdı. Melisa Sözen ve Alican Yücesoy, bu dizide iki sevgiliyi oynarken aynı zamanda Temmuz ayında Roma‘da bir otelde düzenlenen sade bir törenle evlenmişti. Ancak evliliklerinin beşinci ayında boşanma kararı aldılar. Melisa Sözen, Nuri Bilge Ceylan'ın Altın Palmiye ödüllü "Kış Uykusu" filminde başrol karakterlerden Nihal'i canlandırmıştır. Melisa Sözen, 2014 - 2015 sezonunda Craft Tiyatro'da sergilenen Çağ Çalışkur'un yönetmeni olduğu "Kalp Düğümü" adlı oyunda ve 2015 yılında "Beş Kardeş" isimli dizide oynadı.