Melanie Arntz studierte Diplom-Geografie an der Universität Bonn und der University of Minnesota in den USA. Nach einem volkswirtschaftlichen Zweitstudium promovierte sie in empirischer Wirtschaftsforschung 2007 zum Thema „The Geographic Mobility of Heterogenous Labour in Germany“ an der Technischen Universität Darmstadt.
Melanie Arntz ist stellvertretende Leiterin des Forschungsbereichs „Arbeitsmärkte und Sozialversicherungen“ am Leibniz-Zentrum für Europäische Wirtschaftsforschung (ZEW) in Mannheim und Leibniz-Professorin für Arbeitsmarktökonomie an der Universität Heidelberg. Ihre Forschung beschäftigt sich mit der Frage, wie sich verändernde Rahmenbedingungen, beispielsweise in Form der zunehmenden Digitalisierung und der fortschreitenden internationalen Arbeitsteilung, auf regionale Arbeitsmärkte sowie die Beschäftigung und Löhne individueller Akteure auswirken. Dabei interessiert sie sich auch für die Dynamik individueller Erwerbsverläufe im Kontext dieser Phänomene sowie den Einfluss regionaler Arbeitsmarktbedingungen auf Mobilitätsprozesse wie räumliche oder berufliche Mobilität.
Melanie Arntz ist Ansprechpartnerin für den Forschungsschwerpunkt „Digitalisierung und internationale Arbeitsteilung“ und verfügt über langjährige Erfahrung in der Leitung von Forschungsprojekten sowie der wissenschaftlich fundierten Politikberatung, zum Beispiel für das Bundesministerium für Arbeit und Soziales. Sie wurde 2022 in den Rat der Arbeitswelt des Bundesministeriums für Arbeit und Soziales berufen, ist Mitglied des Ausschusses für Regionaltheorie und -politik des Vereins für Socialpolitik und Mitherausgeberin des „Journal for Labour Market Research“.