Melissa Roxburgh naît le à Vancouver, en Colombie-Britannique. Son père, pasteur, est d'origine américaine[1] et sa mère, joueuse de tennis britannique. Deuxième enfant de la fratrie, Melissa a deux sœurs et un frère : Kristie, Ashley et Matt. Au cours de son enfance, sa famille voyage dans plusieurs pays pour y effectuer des missions humanitaires[2],[3].
Avant de participer à la série Manifest, elle assiste à des cours de communication à l'université Simon Fraser, dans l'espoir de devenir journaliste[3].
Carrière
En 2011, Melissa Roxburgh commence sa carrière d'actrice au grand écran, apparaissant dans la comédie familiale Journal d'un dégonflé : Rodrick fait sa loi (Diary of a Wimpy Kid : Rodrick Rules) de David Bowers, où elle interprète le personnage de Rachel, qui a pour suite Journal d'un dégonflé : Ça fait suer ! (Diary of a Wimpy Kid: Dog Days, 2012) avec le même réalisateur et même équipe, mais joue un autre personnage, Heather Hills. La même année, elle apparaît à la télévision, dans le téléfilm, une comédie musicale, Big Time Movie de Savage Steve Holland.
En 2012, elle joue Blake dans deux épisodes de la première saison d'Arrow, de même qu'elle interprète un rôle dans la série fantastique Supernatural, avant d’y retourner pour un autre rôle en 2014.
En , on apprend qu'elle est engagé à interpréter un des rôles principaux, Thea, membre de la CIA, dans la série dramatique Valor[4].
En , on révèle qu'avec Josh Dallas, elle est choisie dans le rôle principal, l'inspectrice Michaela « Mick » Stone, dans la série fantastique Manifest, diffusée en sur NBC[5]. Le , NBC annonce l'annulation de la série après trois saisons[6], mais, en , on annonce que Melissa Roxburgh retrouve son personnage pour une quatrième et dernière saison sur Netflix[7].
Melissa Roxburgh est ambassadrice pour le IRC (International Rescue Committee)[3]. Elle était en couple avec J.R. Ramirez rencontré sur le tournage de Manifest.