Mélissa Petit begann im Alter von 8 Jahren mit dem Klavierspiel und nahm mit 14 Jahren Gesangsunterricht bei Fabienne Chanoyan. Sie trat in das Musikkonservatorium von Saint-Raphaël ein und bestand alle Gesangsprüfungen mit Auszeichnung.
2009 schrieb sie sich an der Universität für Musikwissenschaft Sofia Antipolis in Nizza ein und arbeitete als Solistin mit dem Kammerorchester von Saint-Raphaël.
Von 2010 bis 2013 war sie Mitglied des Internationalen Opernstudios der Hamburgischen Staatsoper.
Im November 2012 wurde sie von der Hamburgischen Staatsoper ausgewählt, das Internationale Opernstudio beim Wettbewerb Stella Maris an Bord des prestigeträchtigen Kreuzfahrtschiffs MS Europa zu vertreten. Bei diesem Wettbewerb erhielt sie zwei von drei Jurypreisen, darunter ein Vorsingen bei der Deutschen Grammophon und einen Vertrag für ein oder mehrere Konzerte mit der Gesellschaft der Musikfreunde in Wien.
Im September 2013 war sie zu Gast beim deutsch-französischen Fernsehsender arte in der Sendung Stars von morgen, die von dem Tenor Rolando Villazón moderiert wurde.[2]
Anfang 2020 wurde Mélissa Petit als Marzelline in der Wiederaufnahme von Beethovens Fidelio an das Opernhaus Zürich eingeladen und sang dieselbe Rolle in der Neuproduktion von Fidelio am Theater an der Wien in Wien, wo sie mit dem zweifachen Oscar-Preisträger Christoph Waltz zusammenarbeitete. Im März 2021 sang sie in Limoges die Anna in einer konzertanten Aufführung von BoieldieusLa dame blanche.
2009: 1. Preis beim nationalen Opernwettbewerb in Béziers, Frankreich
2009: 2. Preis beim Concorso Musica Sacra di Roma in Rom, Italien
2012: 1. Preis sowie Prix de l’Opéra national de Bordeaux beim internationalen Wettbewerb Musique au cœur du Médoc in Bordeaux, Frankreich, organisiert von Élizabeth Vidal und André Cognet[5]
„[…] Mélissa Petit zeigt denn auch stimmlich mit Brillanz und schauspielerisch mit Elan, wie diese naive Tochter eines Kerkermeisters durch die Verliebtheit aufblüht. […] weil […] Mélissa Petit mit ihrem kristallklaren Sopran und ihrem sprechenden weiblichen Körper so überschwänglich klar machen kann, wie man sich dann fühlt.“
„Mélissa Petit ist, mit ihrer jugendlich verspielten und doch da wo es nötig ist, ernsthaften Ausstrahlung, eine sehr erfrischende Marzelline. Vielleicht ist es ihre Rolle, an der deutlich wird, dass man vieles sagen, aber Georges Delnon, ein Geschick für Personenführung nicht absprechen kann. Zu Beginn ist sie Papas braves Mädchen. Erst als er die Bühne verlassen hat, tauscht sie die braven Halbschuhe gegen Pumps, bewegt sich hüftschwingend zu ihrer Arie. Auch wenn die Haupthandlung sich im Vordergrund abspielt, versteht es Petit in der Szene, wenn sie überrascht von Pizarro, im Hintergrund ihr Brautkleid anprobiert, Spannung in diesen Moment zu bringen. Ihr glockenheller Sopran, ist voller geworden in den letzten Jahren, ihre Stimme hat die Besonderheit der Wiedererkennbarkeit und sie führt sie, als sei dies spielerisch leicht.“
„Der junge Opernstudio-Star Mélissa Petit aber betört mit anschmiegsam jungmädchenhaftem Sopran, liebreizender Verführungssüße und fabelhaften Stimmfarben. Sie gewinnt ihrer Cleopatra auch interessante darstellerische Facetten ab: Die legendäre Schönheit ist hier mehr die emotional noch unstete Kindfrau als die Strippen ziehende Strategin der Liebe. So singt und spielt sich die junge Französin direkt in die Herzen ihres Publikums.“
Seit 2013 ist Mélissa Petit Schirmherrin des Vereins GAEL Espoir Leucémie. Dieser Verein wurde zum Gedenken an den 17-jährigen Gaël gegründet, der am 21. Oktober 2003 nach 15 Monaten wiederholter Krankenhausaufenthalte an Leukämie starb. Ziel des Vereins ist es, sich an der Forschung gegen Leukämie zu beteiligen und leukämiekranke Jugendliche dabei zu unterstützen, einen langfristigen Krankenhausaufenthalt besser zu bewältigen. Da sie nicht mehr in pädiatrischen Einrichtungen aufgenommen werden, profitieren sie nicht mehr von den Initiativen der zahlreichen Verbände im Bereich der Kinderkrankenhäuser.