Melanie syntyi Leedsissä, Englannissa. Hänen äitinsä Andrea ja isänsä Martin ovat eronneet. Brownilla on yksi nuorempi sisar, Danielle Brown.
Brown on ollut naimisissa tanssija Jimmy Gulzarin kanssa ja avioliitosta on yksi yhteinen tytär (s. 1999).[1] Brown seurusteli hetken aikaa näyttelijä Eddie Murphyn kanssa vuonna 2006[2], mutta Murphy jätti Brownin epäiltyään hänen uskollisuuttaan. Brown tuli raskaaksi lyhyen seurustelusuhteen aikana ja synnytti toisen tyttärensä vuonna 2007. Raskausaikana Murphy kielsi olevansa lapsen isä, mutta isyystesti todisti Murphyn isyyden. [3] Brown avioitui 6. kesäkuuta 2007 musiikkituottaja Stephen Belafonten kanssa Las Vegasissa. Aikaisemmin hän asui Los Angelesissa omistamassaan luksustalossa, nyttemmin hän on muuttanut Australiaan tuomaroimaan X Factor -laulukilpailua ja juontamaan paikallista Dancing with the Stars -ohjelmaa. Syyskuussa 2011 Brown ja Belafonte saivat ensimmäisen yhteisen lapsensa.[4] Pariskunta erosi vuoden 2017 keväällä ja Melanie syytti ex-miestään pahoinpitelyistä. Ex-pariskunta käy oikeustaistelua lapsen huoltajuudesta.[5] Melanie Brownin uutisoitiin vuoden 2017 kesällä ajautuneen myös taloudellisiin vaikeuksiin tuhlattuaan koko urallaan keräämänsä noin 50 miljoonan dollarin omaisuuden.[6]
Brown kihlautui lokakuussa 2022 häntä 13 vuotta nuoremman parturi-kampaaja Rory McPheen kanssa. He olivat sitä ennen seurustelleet vuodesta 2018 lähtien.[7]
