Melinda Dillon, pe numele complet Melinda Rose Dillon, s-a născut la data de 13.10.1939, în Hope, Arkansas, SUA. Fiica lui W. S. (un ofițer al armatei) și a lui E. Norine (Barnett) Dillon. A crescut în același oraș și a mers la același liceu cu președintele Bill Clinton: Hope, Arkansas. A studiat actoria atât cu Lee Strasberg, cât și la Goodman Theatre School. A cântat pe scenă cu legendara trupă de comedie improvizațională Second City din Chicago. A fost nominalizată la Premiul Tony acordat pentru interpretare pe Broadway la categoria cea mai bună actriță în rol secundar din drama „Cine se teme de Virginia Woolf ?”, în 1963. A câștigat un premiu World Theatre ca prima actriță care a jucat rolul „Honey” în „Cine se teme de Virginia Woolf ?” (debutul ei pe Broadway), a fost trecută pentru castingul filmului, dar rolul a fost acordat lui Sandy Dennis, care a câștigat un Oscar. Ea a devenit cunoscută cu rolul Jillian Guiler, o mamă al cărei copil este răpit de extratereștri în filmul Întâlniri de gradul trei, regizat de Steven Spielberg (1977; a primit o nominalizare la premiul Oscar la categoria Cea mai bună actriță în rol secundar, în 1978). Câțiva ani mai târziu, în 1982, Dillon a primit o altă nominalizare la premiul Oscar la categoria Cea mai bună actriță în rol secundar pentru interpretarea ei ca femeie catolică devotată în filmul Absence of Malice (1981). Actrița a câștigat doar un premiu KCFCC. În plan personal, ea a fost căsătorită cu Richard Libertini, din 30 septembrie 1963 până în 18 ianuarie 1978; au divorțat; au un copil, Richard Libertini, Jr. A mai jucat două personaje diferite în Bound for Glory (1976, a fost nominalizată la categoria Cel mai bun debut în actorie feminină a Globului de Aur pentru rolul Memphis Sue) și în filmul A Christmas Story (1983). Nu are nicio legătură cu actorul Matt Dillon. A apărut în trei filme care au fost selectate pentru Biblioteca Națională a Filmului de către Biblioteca Congresului ca fiind „semnificative din punct de vedere cultural, istoric sau estetic”: Close Encounters of the Third Kind (1977), The Muppet Movie (1979) și A Christmas Story (1983). De asemenea, ea a mai jucat în filme, precum: The April Fools (1969), Bonanza (1969, în episodul A Lawman's Lot Is Not a Happy One), Slap Shot (1977), FIST (1978), Harry and the Hendersons (1987), The Prince of Tides (1991), How to Make an American Quilt, Magnolia (1999), pentru care a fost nominalizată la Screen Actors Guild Award, Cowboy Up (2001), Law & Order: Special Victims Unit (2005, episodul Blood), Adam and Steve (2005), Reign Over Me (2007). A fost activă până în 2007. A încetat din viață la data de 09.01.2023, în vârstă de 83 de ani, la Los Angeles, California. Rămășițele ei au fost incinerate.