Sportininkė 1997 metais kovo 19 dieną gimė Kaune. Iki 2010 metų augo ir lankė plaukimo treniruotes Kaune, o tada persikėlė į Angliją.
2011 metais Europos jaunimo olimpiniame festivalyje iškovojo aukso, sidabro ir bronzos medalius.
2012 metais Londono olimpinėse žaidynėse R. Meilutytė iškovojo aukso medalį 100 m krūtine distancijoje. Ji tapo jauniausia šios distancijos olimpine čempione. R. Meilutytė buvo pirmoji Lietuvos plaukikė, iškovojusi olimpinį medalį po Nepriklausomybės atgavimo.
Pusfinalyje sportininkė pagerino Europos rekordą (1:05,21 min.).
2013 metais pasaulio čempionate ji iškovojo aukso ir sidabro medalius. Šiame čempionate ji pagerino 100 m plaukimo krūtine pasaulio rekordą (1:04,34 sek.). Dar po metų tapo Europos čempione.
2016 metais Rio de Žaneiro olimpinėse žaidynėse R. Meilutytė užėmė 7-ą vietą. 2018 metais išvyko treniruotis į JAV. 2019 metais sportininkė paskelbė apie karjeros pabaigą, o liepos mėnesį FINA ją diskvalifikavo 2 metams dėl dopingo taisyklių pažeidimų.
2021 metų pabaigoje plaukikė sugrįžo į varžybas ir dalyvavo Lietuvos čempionate.
2022 metais ji tiek pasaulio, tiek Europos čempionatuose iškovojo po aukso ir bronzos medalį. 2023 metais Japonijoje vykusiame pasaulio čempionate iškovojo du aukso medalius, o po metų apgynė čempionės titulą 50 m krūtine plaukime.
2025 m. Singapūre vykusiame pasaulio plaukimo čempionate R. Meilutytė ketvirtąkart iš eilės tapo planetos čempione 50 m krūtine rungtyje.
Plaukikei šioje rungtyje nuo 2023 m. priklauso ir pasaulio rekordas, kuris siekia 29,16 sek.
R. Meilutytė 2012, 2013, 2014, 2018 ir 2022 metais buvo išrinkta geriausia Lietuvos metų sportininke. 2022 metais ji buvo išrinkta geriausia Europos plaukike.