梅之焕，字彬父，湖广麻城人，是侍郎梅国桢的侄子。十四岁时成为生员。御史到部中检阅武备，梅之焕骑着马冲进教场。御史发火了，命令他跟材官比试射箭。梅之焕九发九中，长揖上马扬长而去。
万历三十二年(1604)考中进士，改任庶吉士。七年之后，授职吏科给事中。东厂太监李浚陷害拷打商人，梅之焕弹劾他的罪行。不久上疏说：“当今国家，百姓贫穷，国库匮乏，强盗横行，军队疲软。言官不谈论国家大事，却做派系之争，官员们放弃本职工作，发表一些空洞的言论。国家的事情全部被虚假的文辞所束缚了。有人试图进行一些改革，不是说他多事，就是格外苛求他。改革没有成功而诽谤却随之而来，正义得不到伸张而仇人却结了一大堆。豪杰灰心，庸人得势，国家的事情没有办法做下去了。请求陛下严格考察，要求做到实事求是，疏通言路来加强组织纪律，区别褒贬来爱惜人才，只有这样国家才可能有希望。”当时朝中大臣拉帮结派勾心斗角，梅之焕洁身自好，曾经说：“依附小人的一定是小人，依附君子的未必是君子。附在马身上的苍蝇，即使走了千里路也还是苍蝇。”当时有人追究原宰相张居正，梅之焕说：“假使今天有人像张居正那样考核名实，整顿纲纪，那些诽谤陷害别人的无耻小人还敢如此猖狂吗？”他就是像这样主持公道不附会别人的。派出任广东副使，当地有豪强把烈女投入河中杀死了，梅之焕捕杀了他，老百姓都敬佩他的英明。海盗袁进抢劫潮州，梅之焕控制了海上通道，招抚遣散他的同伙，最后降服了袁进。后改派为山东学政。
天启元年(1621)，梅之焕以通政参议召回，任命为太常少卿，提拔右佥都御史，巡抚南昌、赣州。恰巧赶上父母去世，回家隐居。正在这个时候，魏忠贤、客氏扰乱朝政，应山杨涟首先揭发魏忠贤的邪恶。魏忠贤恨死了他，将杨涟打死了。自此之后更加有恃无恐地赶杀好人，对楚人更心怀不平。有人说杨涟被逮捕时，路过麻城，杨涟是有罪的人，梅之焕跟他盘桓数日，痛哭流泪，应当削去梅之焕的官籍，实际上杨涟并没有路过麻城。不久，逆党梁克顺诬告他窝藏赃款，下诏追究他的赃款。
庄烈帝即位，于是免于追究，恢复官职起用他巡抚甘肃。大败河套的强盗，斩首七百多级，活捉一名部落酋长，招降六百多人。第二年春天，敌人又一次大规模地侵入内地，大黄山一带感染了天花传染病。各将请求乘机歼灭他们，梅之焕不同意，说：“嘲笑别人的灾祸是不仁义的，乘别人的危难去攻击算不上勇猛，还不如放弃它们，来树立我们的恩德。”于是不进攻。过了一个月，群寇望着边城拍着额头哭着离去了。冬天，京师戒严，有诏让他去保卫京师。将要出发，西部敌人乘空虚进犯河西。梅之焕留下来，派兵埋伏在贺兰山后面，在归路上迎击敌人，大部队出水泉峡口，二战二胜，斩首八百四十多级。率领部队向东前进。不久凶悍的士兵王进才杀死参将孙怀忠等人叛乱，逃奔兰州。梅之焕于是向西进发平定了这次叛乱，又整顿军队向东出发。第二年五月抵达京师，已经迟到了。有诏书让梅之焕上朝。第二天又下诏让梅之焕停职等候调查，这时温体仁已掌握大权。当初，温体仁攻击钱谦益，梅之焕上书保护他。到这时，温体仁记起前仇，于是给梅之焕处分。
梅之焕虽然是文士，却有武将的才干，善于射箭，被废职后，没有什么可以表现。他所在县里的深山里有很多强盗。梅之焕没事，常率领健壮的勇士协助当地官员捉拿，没有能逃脱的。在这之前，甘肃发生兵变，逃跑的士兵害怕被捕杀死，往往逃至山谷中当强盗，强盗的势力更加嚣张了。到这时，数万名强盗来攻打麻城，看到梅之焕的军事部署，就引兵离开了。皇帝追叙甘肃前后的功劳，恢复了梅之焕的官职，荫封他的一个儿子，但最终还是没有召用他。第二年病死。