Née Maria Melania Klingsland, dans une famille juive aisée et cultivée de Varsovie, Mela Muter suit les cours de l’école de peinture et de dessin pour femmes de Miłosz Kotarbiński jusqu’en 1900. Elle s’installe ensuite à Paris, en compagnie de son mari, Michal Muttermilch, journaliste socialiste, et s’inscrit à l’académie Colarossi puis à celle de la Grande Chaumière. Elle devient une personnalité importante de ce que l’on nomme l’École de Paris. En 1902, elle présente ses œuvres au Salon des beaux-arts, où elle expose ensuite régulièrement. Trois ans plus tard, elle participe pour la première fois au Salon d’automne et au Salon des indépendants. Elle est alors remarquée par le marchand Ambroise Vollard. D’abord influencée par le symbolisme, sa peinture évolue rapidement vers une facture à la touche expressionniste et aux couleurs éclatantes, où transparaît son intérêt pour l’art de Vincent van Gogh comme de Paul Cézanne ou d’Édouard Vuillard.

Parallèlement, ses nombreux séjours en Bretagne, et notamment à Concarneau entre 1905 et 1912, la familiarisent avec l’école de Pont-Aven. Sa personnalité conquiert le Paris de Montparnasse ; elle entretient, entre autres, des contacts avec les écrivains Henri Barbusse et Romain Rolland, l’architecte Auguste Perret, les compositeurs Maurice Ravel et Erik Satie. Elle rencontre le journaliste Raymond Lefebvre, activiste socialiste qui mourra en 1920 en URSS, et, en 1925, se lie d’une vive amitié avec Rainer Maria Rilke. Présente à l’Exposition internationale de 1937, elle y obtient une médaille d’or. Lorsque la Seconde Guerre mondiale éclate, quoique naturalisée française depuis, 1927, elle se trouve menacée par ses prises de position politiques de gauche et ses origines juives, et se réfugie en Avignon. En 1953, 120 de ses œuvres sont présentées à Paris. Trois mois avant sa mort, en 1967, Hammer Galleries (New York) lui consacre une rétrospective.