Melanie Sauerland forscht an der Universität Maastricht zu Augenzeugengedächtnis, Gesichtserkennung und Vernehmungen. Im Mittelpunkt ihrer Forschung steht die Frage, welche Bedingungen die Zuverlässigkeit von Zeugenaussagen beeinflussen. Sie beschäftigt sich unter anderem mit dem Einfluss von Stress, Alternativen zu klassischen Gegenüberstellungen und dem Aussageverhalten von Beschuldigten. Ihre Forschung trägt auch zur Weiterentwicklung der Praxis bei, etwa zur Überarbeitung niederländischer Richtlinien zu Gegenüberstellungen und Vernehmungen.
Bei In-Mind ist sie Haupt-Herausgeberin.