Melissa Leo werd bekend door haar rol in de televisieserie 'Homicide: Life on the Streets', op televisie van 1993 tot 1997. Nadat ze de serie verliet brak ze in 2003 echt door met haar rol als vrouw van
Benicio Del Toro in
21 Grams van
Alejandro González Iñárritu. Ze ontving voor haar rol een onderscheiding van de Los Angeles Film Critics Association.
Leo speelde vervolgens in een reeks onafhankelijke films, waaronder 'American Gun', 'The Three Burials of Melquiades Estrada' en
Stephanie Daley. In 2009 ontving ze een Oscarnominatie voor haar eerste hoofdrol in
Frozen River. Ze speelde daarin een vrouw die financieel aan de grond zit en als laatste middel illegale immigranten over de grens van Canada en Amerika smokkelt.
Trivia
Melissa Leo wordt geroemd om haar gezicht, dat 'natuurlijke ouderdom' uitstraalt.
Ze heeft een kind met acteur
John Heard.