Mélina Robert-Michon vit avec son compagnon Loïc Fournet
Elle est devenue maman d’une fille, Elyssa, le 24 août 2010. Le 5 juin 2018, elle donne naissance à une seconde fille, Enora.
Spécialiste du lancer du disque, elle est porte-drapeau français aux Jeux olympiques de Paris 2024, aux côtés de Florent Manaudou.