Cláudia Mello nasceu na cidade de São Paulo, em 27 de fevereiro de 1950. Quando cursava a Faculdade de Arquitetura na Universidade Mackenzie, integra o grupo de teatro amador da instituição e decide abandonar o curso e dedicar-se exclusivamente ao teatro.

Em 1970, ao mesmo tempo em que estreia no teatro profissional, na montagem de A Cozinha, de Arnold Wesker, com direção de Antunes Filho, também dá seus primeiros passos no cinema, no filme A Moreninha, de Glauco Mirko Laurelli, e na televisão, na novela Simplesmente Maria, na TV Tupi.

Em 1971, por sua atuação no espetáculo O Pelicano, de August Strinberg, com direção de Antônio Abujamra, recebe o Prêmio APCT de Atriz Revelação. Volta a ser premiada em 1986, como o Prêmio Lei Sarney e Prêmio Shell de Melhor Atriz, por As Margens do Ipiranga, de Fauzi Arap. Em 1993, por Adorável Desgraçada, de Leilah Assumpção, com direção de Fauzi Arap, ganha o Prêmio APCA de Melhor Atriz.

De 2004 a 2007 esteve no elenco principal do seriado humorístico A Diarista, atuando ao lado de Cláudia Rodrigues, Dira Paes e Helena Fernandes.

No cinema, por sua atuação no filme Quanto Vale ou É Por Quilo?, de Sérgio Bianchi, em 2005, recebe o prêmio na categoria de Melhor Atriz Coadjuvante, do FIESP/SESI do Cinema Paulista.

Em 2011 fez parte do elenco da novela A Vida da Gente, de Lícia Manzo, como Moema. E também esteve na série Batendo Ponto como a faxineira Flora. Protagonizou a série Três Teresas em 2013 no GNT.

Teve papéis de destaque na novela Sete Vidas interpretando a submissa Guida e em A Força do Querer interpretando a governanta conselheira Zu.

Atualmente, está no elenco do espetáculo Mambo Italiano, de Steve Galluccio, com direção de Clarisse Abujamra.

Após o término da novela A Força do Querer, Cláudia Mello assinou contrato com a Rede Record. Ela está no elenco da novela das 19h Rosa Choque.