Имя святой упомянуто среди имён 12 преподобных жён (все без описания) в греческом руководстве для иконописцев – «Ерминии» иеромонаха Дионисия Фурноаграфиота (около 1730 – 1733 гг.). В соответствии с чином прославления Меланию Римляныну изображают в монашеском облачении держащей в руке крест или свиток. Её образ представлен в минейных циклах на декабрь. На миниатюре в «Минологии» императора Василия II (первая четверть XI в.) Мелания Римляныня показана на золотом фоне с зелёным позёмом в рост, фронтально, в торжественной позе оранты, в центре композиции с архитектурными колонками, образующими над фигурой святой своеобразный киворий. Впечатление о кивории усиливают две лампады, висящие по сторонам центрального объёма, и симметрично свисающие велумы. Облачение Мелании Римляныни составляют коричневое платье, чёрные мантия, схима и плат, повязанный так, что его конец свободно свисает слева чуть ниже линии плеча. Мелания Римляныня молода, у неё округлое лицо с румянцем, черты лица правильные. В месяцеслове Служебного Евангелия (конец XI в.) святая представлена в паре со священномучеником Зотиком (память 30 декабря), фронтально в рост, в правой руке держит крест, левая – открыта ладонью вовне, облачена в светло-коричневое платье, тёмную мантию, в схиме и плате, с аналавом; характеристика возраста та же, что и на миниатюре в рукописи. Подобное изображение – в «Минологии» на декабрь (XI–XII вв.). Как оранта (полуфигура) святая представлена и в клейме трёхчастной миниатюры в «Минологии» деспота Фессалоники Димитрия Палеолога (1322–1340 гг.). Дважды Мелания Римляныня изображена на миниатюрах в греко-грузинской рукописи (так называемой Афонской книге образцов – Российская национальная библиотека, конец XV в.) – оглавно, в лилового цвета плате, в паре с преподобной Матроной К-польской и в рост, с крестом в руке (так же как в рукописи). В настенных минологиях притворов ряда храмов образ святой сохранился лишь в соборе Святой Троицы монастыря Козия, Румыния (между 1390 и 1391 г.), – фронтально в рост, на голове – встречающийся исследователям с XIV в. клобук греческого типа с расширяющейся вверх тульей, под клобуком – плат, напоминающий современный апостольник. В русских иконописных подлинниках описание Мелании Римляныни исследователи встречают уже в Софийском списке подлинника Новгородской редакции (конец XVI в.; под 31 декабря). Святую рекомендовано писать «аки Евдокию», т.е. в соответствии с уподоблением Мелании Римляныни облику преподобномученицы Евдокии Илиопольской (память 1 марта), она должна изображаться в клобуке греческого типа («клобук лазорь, не круглой»), в «ряске санкир с белилы», с крестом в левой руке, «а правая молебна, персты верх». В подлинниках сводной редакции XVIII в. указания носят более конкретный характер: «…Схима на главе празелен, риза преподобническая, испод дичь, руки молебны».