Melis Sezen, 2 Ocak 1997 tarihinde İstanbul, Silivri'de doğdu. Lise eğitimini Selimpaşa Atatürk Anadolu Lisesinde tamamladı. Babası Arnavut, Makedonya göçmeni; anne tarafı ise Selanik, Yunanistan göçmenidir.
Bir tane erkek kardeşi bulunan Sezen’in ailesi ticaretle uğraşıyor.
Verdiği bir röportajda tiyatroya başlamasında destek olduklarını, bir başka röportajında ise annesinin oyunculuğa ilgisini fark edip kendisini Müjdat Gezen Sanat Merkezi’ne yazdırdığını söyledi.
12 yaşından itibaren drama eğitimi alan Sezen, Müjdat Gezen Sanat Merkezinde de bir yıl boyunca tiyatro eğitimi aldı.
Ardından Silivri’de Ali Solmaz Tiyatrosu’nda Cümbüş-ü Hospital adlı oyunda oynadı. Eğitimine de devam eden Sezen, Koç Üniversitesi Medya ve Görsel Sanatlar Bölümü’nden mezun oldu. 2016-17 yılları arasında Hayat Bazen Tatlıdır dizisiyle birlikte televizyon dünyasına adım attı.
2017-18 yılları arasında Siyah İnci dizisinde "Ebru" karakterini canlandırdı. 2018 yılında sinemaya bağımsız filmlerle giriş yaptı. Rol aldığı ilk film Dünya Hali ve ikinci film Tilki Yuvası oldu. Bağımsız filmlerden sonra ilk ciddi rolünü Yarış atı Bold Pilot ve jokeyi Halis Karataş'ın gerçek hikayesini anlatan Bizim İçin Şampiyon filmiyle yaptı.
2019 yılında Leke dizisinde "Yasemin" karakteri ilk başrolü oldu. Ardından Sevgili Geçmiş dizisinde yine başrol olan "Deren" karakterini canlandırdı. 2019 yılının sonunda Mucize 2: Aşk filminde "Beren" karakterini canlandırdı.
Sezen, 2019’da IMDB Starmetre listesinde ilk 100’e girdi. 2020 yılında İstanbul’un işgali, Meclis-i Mebûsan’ın dağıtılması, Mustafa Kemal Atatürk liderliğindeki Kuvâ-yi Milliye hareketi ve Ankara’da yeni bir meclisin kuruluş süreçlerini anlatan Ya İstiklal Ya Ölüm tarihi mini dizisinde başrol karakteri "Nazan" karakterini canlandırdı.
Ayrıca son olarak Kovala adlı sinema filminde rol aldı. Filmin vizyon tarihi 17 Nisan 2020 olarak açıklandı. ancak dünya genelinde yaşanan corona virüs sebebiyle Türkiye’de alınan önlemler dolayısıyla film vizyona girmedi ve ertelendi.
Yeni vizyon tarihinin filmin resmi sosyal medya hesaplarından duyurulacağı açıklanmıştır. 2020 Ekim ayından itibaren Cansu Dere ve Caner Cindoruk ile birlikte Kanal D ekranlarında yayınlanan Sadakatsiz dizisinde başrol karakterlerden biridir.
İlk olarak Hayat Bazen Tatlıdır dizisinde oynayan Melis Sezen, ardından Siyah İnci dizisinde oynadı. İlk başrol oyunculuğunu Leke dizisinde üstlendi.
Ardından Sevgili Geçmiş dizisinde de başrolü üstlendi. Sezen, dizi projeleriyle birlikte sinema filmlerinde de yer aldı. 2018 yılında gösterime giren Bizim İçin Şampiyon ilk ciddi sinema oyunculuğu oldu. Aynı yıl içerisinde Tilki Yuvası ve Dünya Hali gibi filmlerde oynadı.
2019 yılında Mahsun Kırmızıgül'ün yönetmeliğini yaptığı Mucize 2: Aşk filminde rol aldı. 2020 yılında TRT 1'de yayımlanan Ya İstiklal Ya Ölüm dizisinde başrol karakter olan "Nazan" karakterini canlandırdı. Eylül 2020 tarihinde Sadakatsiz dizisinde başrol karakterlerinden biri olacağı açıklandı. Sadakatsiz dizisinde Derin karakterine hayat veren Melis Sezen oyunculuğuyla ilgi çekiyor.