Bankacılıktan emekli olan babası Sedat Cumbul Konya Akşehir’li, annesi İzmirlidir. 1992 yılında vefat eden bir abisi ile Funda ve Yonca adında ablaları vardır. İzmir Özel Yusuf Rıza İlkokulunu bitirdikten sonra, Meltem Cumbul 13 yaşındayken İzmir’den İstanbul’a taşınmışlar.
1987 yılında Özel Ata Lisesi’nden mezun olduktan sonra, Mimar Sinan Üniversitesi’nin Tiyatro bölümüne kaydoldu. 1991 yılındaki mezuniyetinin ardından profesyonel anlamdaki ilk iş deneyimi için Londra’ya gitti. Londra'daki Şekspir Tiyatro Kumpanyası'nda tecrübe kazandı.
Ömer Karacan’ın keşfettiği Cumbul, gönlü tiyatroda olmasına rağmen Karacan’ın yapımcısı olduğu Genç Çizgi isimli programı sundu. O dönemde TRT için Radyotek isimli bir program da hazırlayan Cumbul 1993 yılında Londra’dan Türkiye’ye döndü ve Aşağı Yukarı isimli yarışmayı sunmaya başladı.
1994 yılında yine bir TV projesi olan “Nerden Başlasak Nasıl Anlatsak?” isimli talkshow’u sunan Meltem Cumbul, programda ünlü isimlerle sohbet ediyor ve starların taklitlerini yapıyordu. TV izleyicisi tarafından büyük ilgiyle karşılanan programdan sonra Marguerite Duras’ın Ayrılık Müziği'nde başrolde oynadı. Tiyatro projelerine o dönemde ağırlık veren oyuncu aynı zamanda Arnold Wesker’in “Dört Mevsim” isimli oyununu da sahneye koydu ve yönetmenliğini yaptı.
Alp Buğdaycı’nın başrolde oynadığı “Bir Sonbahar Hikayesi” filmiyle ilk sinema tecrübesini yaşayan oyuncu daha sonra “Sahte Dünyalar” isimli TV dizisinde oynadı.
1995'te Böcek ve Bay E filmlerinde ufak rollerde göründükten sonra, yönetmenliğini Barış Pirhasan’ın yaptığı ve uluslararası isimlerden oluşan oyuncu kadrosuyla dikkat çeken ödüllü film Usta Beni Öldürsene’de performansıyla adından söz ettirdi.
1997’de TV’deki başarılı projelerine bir yenisini daha ekledi: Meltem Cumbul Show.
Karışık Pizza, Duruşma, Propaganda, Geboren in Absurdistan gibi filmlerde başrolde onayan Cumbul, 90’lı yıllar boyunca TV, sinema ve tiyatro çalışmalarıyla yükselişe geçmişti. 1999’da rating rekorları kıran ve Türk televizyon tarihinde en çok başarı kazanan dizilerden biri olan uzun soluklu TV dizisi Yılan Hikâyesi’ndeki rolüyle hafızlara kazındıktan sonra, Maruf (2001) "Biz Size Aşık Olduk" (2002) "Beşik Kertmesi" (2002), "Gurbet Kadını" (2003) gibi iddiasız yapımlarda kamera önüne geçti. Mucizeler Komedisi müzikalinde, Şener Şen'le birlikte rol aldı.
Cumbul 2000 yılında bir West End ve Broadway showu olan Smokey Joe’s Cafe müzikalinin Türkiye ayağında başroldeydi.
Meltem Cumbul ilk ödülüne Ziya Öztan’ın yönetmenliğini yaptığı Abdülhamit Düşerken filminde gösterdiği başarılı oyunculuğuyla kavuştu. Antalya Altın Portakal Film Festivali’nde En İyi Kadın Oyuncu ödülünün sahibi olan Cumbul, Berlin Altın Ayı ödülünü kazanan dünya sinemasının önemli filmlerinden biri olan Fatih Akın imzalı Gegen Die Wand (Duvara Karşı)’da yardımcı kadın oyuncu rolündeydi 2004'te Türkiye’de yapılan Eurovizyon Şarkı Yarışması’nın sunuculuğunu Korhan Abay ile birlikte gerçekleştirdi. Aynı yıl mimar Çağlayan Tuğal’la evlendi ancak bir yıl sonra Tuğal’dan boşandı. 2005’te usta oyuncu Şener Şen ve Timuçin Esen’le birlikte Gönül Yarası’nda başrolleri paylaşan Cumbul, filmdeki başarılı performansıyla adından uzun süre bahsettirdi. Film Amerika’da ve Avrupa’nın birçok ülkesinde gösterime girdi.
Cumbul 26. İstanbul Film Festivali’nin uluslar arası jürisinde Jane Champion, Jan Chapman gibi önemli isimlerle birlikte jüri üyeliği yaptı ve California’daki Palm Springs Uluslarararası Film Festivali’nin galasına davetli olarak katıldı.
2005’in sonunda oyunculuk konusunda eğitim alıp kendini geliştirmek için Los Angeles’a giden Cumbul The Lost isimli dizinin ünlü oyuncusu Marc Senter ile büyük aşk yaşamaya başladı.
Meltem Cumbul, 2011 yılında Hindistan’da çekilen “Tell Me O Khuda” adlı Bollywood filminde bir Türk kadını canlandırmıştır.
2012 yılında Kotex Reklamında oynadı.
28 Mayıs 2013 tarihinde eşi Ali Can Özbaş’dan boşanma kararı aldıktan sonra beraber oturdukları Gümüşsuyu’ndaki evini terk ederek Cihangir’de bir eve taşındı. 6 Eylül 2013 tarihinde resmen boşandılar.
Evlilikleri : 1.evliliği : Meltem Cumbul 25 Nisan 2003 tarihinde iç mimar Çağlayan Tuğal ile gizlice evlenmiş ve bu evlilik 2 yıl sürmüştür. 2.birlikteliği : 2005 - 17 Ekim 2007 tarihleri arasında kendisinden 12 yaş küçük Amerikalı Oyuncu Marc Senter'la aşk yaşadı. 3.birlikteliği: 2008 yılında kendisinden 39 yaş büyük Usta Yönetmen Yavuz Turgul'la aşk yaşadı. 4.birlikteliği: Oyuncu Kıvanç Tatlıtuğ ile Ocak 2009'da başlayan ve 9 ay süren birlikteliği oldu. 5.evliliği : Meltem Cumbul Kuşadası'nın ünlü turizmcilerinden, 5 yıldızlı İmbat ve Grand Blue Sky Otelleri'nin sahibi Erol Özbaş'ın oğlu olan ve kendinden 12 yaş küçük Ali Can Özbaş ile 23 ağustos 2012 tarihinde evlendi. 28 Mayıs 2013 tarihinde boşanma davası açtı. 6 Eylül 2013 tarihinde resmen boşandılar.