Walton nació en Pittsburgh, Pensilvania, hija de William Larimer Mellon (1868-1949), de la familia de banqueros, y él mismo fundador de Gulf Oil . Su madre era Mary "May" Taylor Mellon. Walton se educó en Dobbs Ferry School en Dobbs Ferry, Nueva York . En 1922, se casó con John Fawcett Walton, Jr. (1893–1974) y juntos criaron a cuatro hijos en su casa en el East End de Pittsburgh.
Rachel Mellon Walton fue una importante benefactora de las artes, la música, la medicina, la educación, la conservación y el bienestar de las mujeres. Entre sus donaciones se encontraba un importante apoyo financiero para el Hospital Albert Schweitzer, fundado por su hermano, el Dr. William Larimer Mellon Jr. , en Deschapelles, Haití . Walton también dotó a la Orquesta Sinfónica de Pittsburgh ; el Salón Walton del Antiguo Egipto en los Museos Carnegie de Pittsburgh ; la Escuela de Negocios Carnegie Mellon Tepper ; y el Centro y Refugio de Mujeres de Pittsburgh. En la década de 1970, Walton donó tierras a Western Pennsylvania Conservancy para la Reserva Natural Beechwood Farms .