Изначально Екатерина хотела стать юристом, но выбор все же пал на актерскую профессию. В 2007 году она успешно окончила курс Всеволода Шиловского во ВГИКе.
Еще во время учебы в театральном девушка появилась на телеэкране, став соведущей Александра Абдулова в экстремальном шоу «Естественный отбор». Также, будучи студенткой, она играла в таких постановках, как «Волки и овцы» (Глафира), «Лолита» (Лолита), «Гамлет» (Офелия), «Укрощение строптивой» (Катарина), «Утопленница» (Панночка).
Окончив обучение, актриса вошла в состав труппы Театра на Покровке во главе с Сергеем Арцебашевым. На сцене театра она задействована в спектаклях «Большие деньги» (Лидия) и «Кроткая» (Она). Участвует Екатерина и в антрепризе «8 женщин» (Сюзон).
В 2012 году актриса окончила курс Игоря Лысова в Международной Театральной школе Союза театральных деятелей России и сыграла Луизу в «Пире во время чумы» и Полину Андреевну в «Чайке». В 2000 году обложку журнала «ОМ», где Мельник предстала в образе Мадонны с младенцем, отметили призом в номинации «Лучшая обложка года».
В кино актриса снимается с 2007 года. Ее дебютом стала небольшая роль в криминальном сериале «След». Спустя 2 года вышло еще несколько лент с участием Екатерины. В короткометражном триллере «Fata Morgana» она появилась в роли безымянной девушки. Сюжет ленты заставляет задуматься, следим ли мы за миром через объектив камеры или это видеосистема следит за нами?
В сериале «Деревенская комедия» 2009 года, где Мельник сыграла жену Бофта, представлен мир затерянного в глубинке села и его жителей со своими радостями и горестями. На съемочной площадке Екатерина встретилась с опытными известными актерами: Маратом Башаровым, Марией Голубкиной и другими.
В мелодраме «Москва.Ру» актриса получила одну из главных ролей. Картина повествует о том, сколько удивительных и невероятных событий может произойти в жизни человека, благодаря случаю и необъяснимым совпадениям.
В сериале 2010 года «Столица греха» Мельник сыграла топ-модель Лару, что при ее модельных данных не составило труда. Здесь она встретилась с Дмитрием Нагиевым, с которым впоследствии продолжила работу на съемочной площадке «Физрука».
В том же 2010 году Екатерина появилась в многосерийной ленте «Полиция Хоккайдо. Русский отдел». Режиссер Всеволод Шиловский взял за основу роман Эдуарда Власова. Актриса снялась здесь в роли Ольги. В 2012 году Екатерина получила заметную роль в приключенческом детективе Алексея Андрианова «Шпион», история которого разворачивается в преддверии Великой Отечественной войны и повествует о борьбе двух разведок.
Многие запомнили актрису по роли Маши в сериале 2013 года «Ясмин» о жизни трех русских девушек в Стамбуле. Но действительно широкую популярность она приобрела после выхода на телеэкраны второго сезона «Физрука», где она вновь встретилась с Дмитрием Нагиевым. Здесь она играет Елену Андреевну - новую возлюбленную Фомы, сильную и уверенную в себе бизнес-леди.
В 2014 году стартовал еще один многосерийный телепроект с участием Мельник - «Чужая жизнь».
