El escudo de la ciudad fue entregado a la Municipalidad con motivo de cumplirse el 2º Centenario de Melipilla el 11 de octubre de 1942 por Sergio Fernández Larraín. En su proyección se tomaron en cuenta las características de la ciudad y su tradición histórica.
La explicación, como la describe el donante, es la siguiente: "Escudo presidido por una corona condal, título del fundador, rodeado de lambrequines de oro y gules, siendo custodiado por cuatro espíritus guerreros (significado etimológico del vocablo mapuche Melipilla(n)). En el campo superior, sobre fondo de plata, el puente de Logroño y una riada con ondas de azur y plata que pertenecen al escudo de don Gonzalo de Vargas y Rivilla, propietario de la Estancia y donante de los principales terrenos donde se estableció la Villa. Las cinco estrellas pertenecen al escudo del Corregidor don Francisco de Rojas y Ovalle. En el campo superior, sobre verde, dos gavillas o queñes de trigo en oro simbolizando la riqueza agrícola de la zona y una abeja en oro como símbolo de la laboriosidad de su gente".
El escudo fue diseñado en 1942 por el escritor y heraldista español don Julián Amilibia, especialista en estas ejecuciones y residente en Chile.