Melachroinou keppti fyrir gríska liðið í fiðrildi í tvöfalda riðli á Ólympíuleikunum í Sydney árið 2000. Hún náði FINA B-viðmiðunum 1:01.50 (100 m fiðrildi) og 2:15.24 (200 m fiðrildi) frá Evrópumótaröðinni
í Helsinki í Finnlandi. Á fyrsta degi leikanna varð Melachroinou þrjátíu og fjórði í 100 m fiðrildi. Hún synti í þriðju hita og komst yfir Lee Bo-eun frá Suður-Kóreu á lokastiginu til að grípa annað sæti með 16 hundraðshluta sekúndu á 1:02.06. Þremur dögum síðar, í 200 m fiðrildi, Melachroinou skoraði sjöunda sætið tíma 2:17.60 til að halda af sprint áskorun frá Christel Bouvron frá Singapore með litlum brot af sekúndu í hita tvö, en lauk lengra frá hálfleiknum með þrjátíu og fyrsta sæti.