Sylvie Méléard a été élève à l'École normale supérieure de Fontenay-aux-Roses (sciences), est agrégée de mathématiques et a soutenu sa thèse en 1984 sous la direction de Nicole El Karoui à l'université Paris VI. Elle devient professeur à l'université Paris X avant d'enseigner, en tant que professeur de probabilités, à l'École polytechnique depuis septembre 2006. Elle est actuellement présidente du département de mathématiques appliquées de l’École polytechnique et responsable de l'équipe Modélisation pour l'évolution du vivant à l’École polytechnique.