Die in Weißrussland geborene Katharina Melnikova studierte Gesang an der Kunstuniversität Graz bei Univ.-Prof. Mag. Joanna Borowska-Isser. Schon in der Studienzeit wurde sie von KS Michael Schade im Musikverein für Steiermark zuerst als „junges Gesangstalent“ in Rahmen der von Dr. Michael Nemeth begründeten Talentereihe AMABILE vorgestellt. 2014 debütierte sie dann im Musikverein für Steiermark in der Titelrolle in Franz von Suppés komischer Oper Die schöne Galathée. Katharina Melnikova war auch Teilnehmerin der Rossini- Akademie des Festivals Aix-en-Provence, wo sie als „Lauréat HSBC de „l’Académie du Festival d’Aix“ ausgewählt wurde.
In ihrer bisherigen Laufbahn hat sie unter anderem Fedora in Die Zirkusprinzessin, Adele in Die Fledermaus, die Königin der Nacht in Die Zauberflöte, Despina in Cosi fan tutte, Galatea in Acis and Galatea, Fée in Cendrillon, Gilda, Lucia di Lammermoor und Jadja (Polnische Hochzeit) gesungen. Dabei führte sie ihr Weg nach Baden bei Wien, an die Operá Bastille, die Deutsche Oper, nach Triest, Freiburg, zur Coburger Sommeroperette, Grazer Oper und zum Festival Aix-en-Provence.
Sie arbeitete mit Dirigenten wie Gianluigi Gelmetti, Philippe Jordan, Pedro Haffner-Caro, Adam Fischer, Theodor Guschlbauer, Oksana Lyniv, Joseph R. Olefirowicz, Fabrice Bollon und konzertierte mit dem Grazer Philharmonischen Orchester, Wiener Symphoniker, dem Kammerorchester Con Fuoco, Saarländischen Rundfunk Orchester, Warschauer Philhamonie Orchester, Dänisches Kammerorchester, Mozarteumorchester Salzburg, Bochumer Symphonikern und mit dem concert tour „The World of Hans Zimmer – A Symphonic Celebration.
Zu ihren Aufnahmen zählen die DVD Cendrillon bei NAXOS sowie Joe Hisaishi in Vienna von Deutsche Grammophon (Videostreaming über Stage).
Im Rahmen DUO Melnikova&Maholetti gehören auch zahlreiche Lieder zu ihrem Repertoire.