Melachroinou deltog med det græske hold i sommer-OL 2000 i Sydney. Hun opnåede FINA B-standarder på 1:01.50 (100 m sommerfugl) og 2:15.24 (200 m sommerfugl) fra EM
i Helsinki, Finland. På den første dag af legene placerede Melachroinou 34. i 100 m sommerfugl. Hun svømmede i tredje heat, hvor hun overhalede Sydkoreas Lee Bo-eun på den sidste strækning for at få fat i en anden sæde med 16 hundrededele af et sekund på 1:02.06. Tre dage senere, i 200 m sommerfugl, postede Melachroinou en syvende-sædede tid på 2:17.60 for at afholde en sprint udfordring fra Singapores Christel Bouvron med en lille brøkdel af et sekund i heat to, men sluttede længere fra semifinalen med en tredive-første plads indsats.