Maria Cecilia Pereira de Mello formou-se em Direito pela Pontifícia Universidade Católica de São Paulo (PUC-SP) e no ano seguinte, em 1985, ingressou na Procuradoria-Geral do Estado de São Paulo. Por quase 20 anos atuou na advocacia pública e acumulou experiência paralela na advocacia privada, prática simultânea permitida a procuradores paulistas à época.

Como Procuradora do Estado de São Paulo trabalhou principalmente nas áreas fiscal, do Direito Administrativo, segurança pública e saúde até 2003, quando foi nomeada pelo presidente da República, a partir da lista tríplice de indicados pela Ordem dos Advogados do Brasil (OAB), para a vaga de desembargadora federal do Tribunal Regional Federal da 3ª Região (TRF-3). No tribunal foi integrante da 11ª turma, que chegou a presidir e que julga matéria penal. Sem prejuízo das funções judicantes, coordenou a Escola de Magistrados da Justiça Federal da 3ª Região no biênio 2014/2015.

Em 2017, após se aposentar do TRF-3, fundou o escritório Cecilia Mello Advogados, com o objetivo de atender, com uma equipe de jovens advogados e muitas vezes em parceria com escritórios renomados e tradicionais, os casos complexos de suas áreas de especialização.

Atualmente é presidente da Comissão de Relacionamento da OAB-SP com o TRF-3, e membro efetivo da Comissão de Direito Penal da mesma instituição. É uma das coordenadoras da Revista de Direito e Medicina, editada pela Revista dos Tribunais, e contribui regularmente com artigos, análises e entrevistas a veículos jurídicos especializados.