überzeugt mit ihrem „klaren, großrahmigen Sonnensopran“ (FAZ, Eleonore Büning) in einer ungewöhnlichen Bandbreite an Repertoire, das sich von den großen Partien des lyrischen bis jugendlich-dramatischen Fachs über Operetten-Diven bis zu für sie neu komponierte Werke spannt. Sie studierte Gesang bei Rudolf Piernay und Vera U. G. Scherr und Liedgestaltung bei Ulrich Eisenlohr und Irwin Gage. Ihr erstes Festengagement führte die ausdrucksstarke Sängerin 2007 an die Komische Oper Berlin. Von 2010 bis 2017 war sie festes Ensemblemitglied der Volksoper Wien. Mit der Uraufführung von Michael Wertmüllers D • I • E bei der Ruhrtriennale ist sie in die Saison 2021/22 gestartet; als Mariza kehrt sie außerdem an die Volksoper Wien zurück. Konzerte und Liederabende führen sie nach Lausanne (Mahler Lieder mit Michael Nagy und Cedric Péscia) und nach Wien, wo sie Neujahrskonzerte mit dem Tonkünstler Orchester gibt. Außerdem wird sie in einer Uraufführung von Felix Leuschner am Theater Kassel zu Gast sein.

Ihre besondere Leidenschaft gilt der zeitgenössischen Musik. Von großer Bedeutung sind für sie die Zusammenarbeit mit Aribert Reimann, der einen Liedzyklus (Rilke-Fragmente) und die Szene der Stella (Goethe) für sie vertonte, und mit Manfred Trojahn (Zwetajewa- und Nietzsche-Lieder) sowie die Begegnung mit Wolfgang Rihm. Zudem brachte sie Werke von Enno Poppe, Emanuele Casale, Seán Doherty, Deirdre Gribbin, Stefan Heucke, Bernhard Lang, Jüri Reinvere, Vladimir Tarnopolski, Steffen Schleiermacher und Kate Whitley zur Uraufführung und arbeitet regelmäßig mit dem Pianisten Axel Bauni, dem Ensemble intercontemporain, dem Ensemble Modern und dem Ensemble Musikfabrik. Mit großem Engagement widmet sie sich auch dem Vokalwerk György Kurtágs.

Im Rahmen ihrer Tätigkeit als Lied- und Konzertsängerin war Caroline Melzer in renommierten europäischen Sälen wie der Philharmonie Berlin, dem Konzerthaus Berlin, dem Wiener Konzerthaus, dem Musikverein Wien, dem Concertgebouw Amsterdam, dem Auditorium Grafenegg, dem Kunstzentrum deSingel Antwerpen, der Cité de la Musique Paris, der Kölner Philharmonie, der Tonhalle Zürich, der Philharmonie Essen, dem Konzerthaus Dortmund, deDoelen Rotterdam, Tschaikowsky Konservatorium Moskau, der Town Hall Birmingham und der Liederhalle Stuttgart zu Gast. Sie ist Dozentin für Gesang an den Musikhochschule Berlin (UdK) wird ab Herbst 2022 an der Zürcher Hochschule der Künste (ZHdK) Gesang unterrichten.