Hun ble kjent i 2012 etter å ha deltatt i den amerikanske versjonen av TV-programmet . I den første runden sang hun av Britney Spears, i sin egen versjon med gitarakkompagnement. I er fire profesjonelle artister dommere, og i første runde sitter de med ryggen til mens kandidatene fremfører sine bidrag. Dersom de snur seg, betyr det at de liker det de hører og er villige til å være den kandidatens mentor. Tre av fire dommere snudde seg mens Melanie Martinez sang, og Martinez valgte teamet til den amerikanske artisten Adam Levine. Hun røk ut etter sjette runde, og fikk senere platekontrakt med plateselskapet Atlantic Records.