Marie-Antoinette Mélières a obtenu un Doctorat de 3ème cycle en chimie physique et un Doctorat d’État en physique à l’université Joseph Fourier de Grenoble (actuellement Grenoble-Alpes). Elle a effectué des recherches dans les domaines de la spectroscopie moléculaire, de la physique atmosphérique mais aussi dans le domaine des sciences de l’environnement (cycle du mercure, des radioéléments et des aérosols) et du climat (études centrées sur les archives sédimentaires). Elle a enseigné à l’université Grenoble-Alpes en physique fondamentale puis en sciences du climat. Elle a été responsable scientifique du site Saga-Science Climat du CNRS de 1999 à 2007. Elle a initié et rédigé la Lettre Changement Global sous l’égide du ministère de la Recherche et de l’académie des Sciences (1994-2008).