Lorsqu'elle se présente aux Championnats du monde de 2019 à Stuttgart, elle peut prétendre à une médaille voire plusieurs. Durant les qualifications, l'équipe de France réalise un total collectif supérieur à celui espéré ( contre 165,5 attendus), une quatrième place permettant alors à Mélanie de Jesus dos Santos et à ses coéquipières d'atteindre le premier objectif annoncé : la qualification pour les Jeux olympiques de Tokyo. Outre la finale par équipes, Mélanie de Jesus dos Santos se qualifie pour trois finales individuelles de ces championnats du monde : la poutre, le sol et le concours général. Lors de la finale par équipes, elle et ses coéquipières, avant le dernier agrès (le sol), terminent finalement à la , comme lors des précédents mondiaux. En finale du concours général individuel, elle se classe seulement en , notamment à cause de deux chutes aux barres asymétriques. Son entraîneur, Éric Hagard, explique cette défaillance par de la gymnaste qui , mais il fait remarquer aussi que, contrairement à d'autres nations, Mélanie de Jesus dos Santos puisqu'aucune Française n'a jamais réussi à obtenir une médaille mondiale. Pour les finales par agrès, Mélanie de Jesus dos Santos ne parvient finalement pas à se hisser sur le podium, se classant à nouveau , tant à la poutre qu'au sol.