Han er søn af to skuespillere. Hans forældre er den skotske komiker Johnny Melville og Elizabeth Bjørn Nielsen. Han er opvokset på Djursland og gik på Norddjurs Friskole i Grenå. Melville taler dansk, engelsk, svensk og tysk.  Karriere Han fik sit egentlige gennembrud i rollen som Balder, Odins elskede søn, i tv-julekalenderen Jul i Valhal efter at have medvirket i en anden julekalender og flere film. Han var trommeslager i fire år bl.a. for Aura. Han var også med i musikvideoen til nummeret "Berlin" med og af Nordstrøm og har lavet et par reklamer for netsikker.dk. I 2008 blev han nomineret til en Bodil for sin birolle i Natacha Arthys Fighter, men fik ikke prisen. Han blev kåret til Shooting Star ved Filmfestivalen i Berlin 2009 og årets bedste mandlige skuespiller ved Montreal World Film Festival i Canada 2009 for sin rolle (Daniel) i Vanvittig Forelsket. I 2010 blev han nomineret til en Bodil for sin hovedrolle i filmen Vanvittig Forelsket, men fik ikke prisen. I 2012 var Cyron Melville med i Shaka Loveless' musikvideo "Tomgang". Samme år medvirkede han i Aura Diones musikvideo til "In Love With The World" og spillede Farnese i fem afsnit af den Golden Globe-nominerede tv-serie The Borgias. 25. september 2013 var han gæst i P1s "Hjemme Hos". Her fortalte han om sin rolle i Lars von Triers Nymphomaniac.