Melissa Leo (New York, 14 september 1960) is een Amerikaans actrice. Ze werd in 2009 genomineerd voor een Academy Award voor haar hoofdrol in Frozen River en won er in 2011 draadwerkelijk een voor haar bijrol in The Fighter. Meer dan tien andere acteerprijzen werden haar daadwerkelijk toegekend, waaronder een National Board of Review Award (voor Frozen River). In 2011 won ze de Oscar voor beste vrouwelijke bijrol voor haar rol in de film The Fighter.
Leo maakte haar acteerdebuut op 17 april 1984 toen ze voor het eerst te zien was als Linda Warner in de soapserie All My Children. Een jaar later verscheen ze voor het eerst in een film, als Peggy in Always. Sindsdien speelde Leo meer dan vijftig rollen op het witte doek. Niettemin was film niet het enige waar ze zich op toe legde. Zo was de Amerikaanse van september 1989 tot en met mei 1990 te zien als Emma Shannon in de westernreeks The Young Riders en van januari 1993 tot en met mei 1997 als Detective-Sergeant Kay Howard in de politieserie Homicide: Life on the Street.
Leo werd in 1987 moeder van zoon John Matthew Heard, die ze kreeg met haar toenmalige vriend, acteur John Heard.
