Fillide Melandroni nasce a Siena nel 1582 da una nobile famiglia toscana e nel 1593 si trasferisce a Roma, insieme alla madre e al fratello.
Nella città di Roma prova ad intrattenere rapporti con alcuni membri della famiglia paterna, in particolare con una zia, ma a seguito della morte improvvisa della madre vive un periodo di assoluta povertà ed indigenza.
In tale periodo Fillide Melandroni conosce una cortigiana, Anna Bianchini, e grazie al suo sostegno si avvicina all’attività di meretricio. Ha solo tredici anni.
Frequenta le varie osterie romane di basso rango sociale e viene più volte arrestata (come si ricava dai verbali della polizia). Per tali ragioni decide di mettersi sotto la tutela dei fratelli Tomassoni, che gestiscono il programma di incontri tra le cortigiane e gli uomini di elevato ceto sociale ed ecclesiasti d’alto rango.
In particolare con Ranuccio Tomassoni inizia anche una relazione amorosa. Ed è proprio Ranuccio Tomassoni che funge da collegamento della bella ed attraente cortigiana con Caravaggio, e lo stesso ne rimane fortemente attratto, tanto che probabilmente è a causa di una lite per Fillide Melandroni che nel 1606 Caravaggio uccide il Tomassoni.
Il volto di Fillide Melandroni lo ritroviamo in alcuni dipinti di Caravaggio, tra cui “Ritratto di cortigiana” (commissionato al Caravaggio dal banchiere Vincenzo Giustiniani, amante di Fillide e andato distrutto), “Santa Caterina d’Alessandria” (anno 1598-1599, Museo Thyssen-Bornemisza di Madrid), il dipinto “Marta e Maria Maddalena” (anno 1598, Institute of Arts di Detroit, nel quale per la figura di Marta il Caravaggio si avvale della cortigiana Anna Bianchini mentre la figura di Maddalena venne interpretata da Fillide Melandroni) e la tela “Giuditta e Oloferne” (anno 1597 – Galleria nazionale di arte antica, Palazzo Barberini di Roma e commissionato dal banchiere Ottavio Costa).
Fillide Melandroni muore a Roma il 3 Luglio del 1618 all’età di 36 anni e la sua tomba si trova nella Chiesa di San Lorenzo in Lucina.