Melisa Aslı Pamuk, 14 Nisan 1991 tarihinde Hollanda'nın Haarlem kentinde dünyaya geldi. Ailesi İskenderun kökenlidir ve kültürel açıdan zengin bir geçmişe sahiptir.
Henüz 14 yaşındayken modellikle tanışan Pamuk, kariyerine Hollanda'da yayımlanan bir kısa filmle başladı. 2004 yılında yönetmen Tamara Miranda'nın imzasını taşıyan Dat zit wel snor adlı yapımda Hayal karakterini canlandırdı. Ardından oyunculuk yeteneğini geliştirmek için Sadri Alışık Kültür Merkezinde temel oyunculuk dersleri aldı. Türkiye'ye yerleştikten sonra ise ilk kez bir mobil operatör reklamında göründü ve oyunculuk kariyerine adım attı.
2011 yılında, 3 Haziran'da İstanbul'da düzenlenen Miss Turkey yarışmasını kazandı. Aynı yıl Brezilya'nın São Paulo kentinde yapılan Miss Universe yarışmasında Türkiye'yi temsil etti. Daha önce 2009'da Best Model of Turkey yarışmasında "Gelecek Vadeden Model" unvanını kazanmıştı. Çok dilli olan Pamuk, Türkçe, İngilizce, Felemenkçe ve Almancanın yanı sıra orta düzeyde Fransızca da konuşabiliyor.
Eğitimine Hollanda'da Amsterdam Üniversitesi'nde psikoloji alanında devam ederken, Miss Turkey kariyeri nedeniyle eğitimini dondurmak zorunda kaldı.
2012 yılında yayınlanan Yer Gök Aşk dizisinin üçüncü sezonunda başrol oyuncusu olarak yer aldı. Aynı yıl ilk sinema filmi G.D.O. KaraKedide de rol aldı. Daha sonraki yıllarda Kara Sevda dizisindeki Asu Kozcuoğlu rolüyle dikkatleri üzerine çekti. Bu performansıyla 2016 yılında Pantene Altın Kelebek Ödülleri'nde "Yıldızı Parlayanlar" ödülünü, 2017'deyse Ayaklı Gazete Ödülleri'nde "En İyi Yardımcı Kadın Oyuncu" ödülünü kazandı.
