Née à Montréal, Isabelle Melançon est titulaire d’un baccalauréat en science politique de l’Université de Montréal.
Mme Melançon a travaillé à la Chambre de commerce de Baie-Comeau entre 2000 et 2001. L’année suivante, elle est candidate pour le Parti libéral du Québec (PLQ) lors des élections partielles dans la circonscription de Saguenay. En 2003, elle devient attachée de presse au cabinet de la ministre de la Culture et des Communications du Québec, Mme Line Beauchamp. Elle est directrice des communications du PLQ de 2005 à 2007, puis directrice générale des communications et relations institutionnelles à la SODEC de 2008 à 2014.
Mme Melançon est par la suite directrice du cabinet de la ministre de la Culture et des Communications du Québec et ensuite ministre responsable de l’Enseignement supérieur, Mme Hélène David.
Suite aux élections partielles de décembre 2016, Mme Melançon est élue députée de la circonscription de Verdun sous les couleurs du PLQ. C’est le 11 octobre 2017 qu’elle est nommée ministre du Développement durable, de l’Environnement et de la Lutte contre les changements climatiques du Québec.