Meloni, de 45 años, lidera el partido nacionalista Hermanos de Italia, que encabeza los sondeos de opinión y ha ido restando apoyos a su aliado derechista la Liga, liderada por Matteo Salvini.
El escrutinio del domingo, la última gran prueba antes de las elecciones nacionales del próximo año, mostrará si la ventaja de Meloni en las encuestas se traduce en votos reales.
Con unos 9 millones de italianos con derecho a voto para elegir a los alcaldes de todo el país, los mayores centros en juego eran la capital siciliana, Palermo, y el puerto noroccidental de Génova, quinta y sexta ciudades de Italia respectivamente.
La votación finalizará a las 23 horas (2100 GMT), pero el recuento no comenzará hasta las 14 horas del lunes. Si ningún candidato obtiene el 50% de los votos, se celebrará una segunda vuelta el 26 de junio.
Se disputarán un total de 26 capitales de provincia y regionales, entre las que se encuentran también Verona y Padua en el noreste, Parma en el centro-norte, Taranto en el sur y Mesina en Sicilia.
Dieciocho de ellas están actualmente en manos del bloque de centro-derecha formado por la Liga, Hermanos de Italia y Forza Italia, liderado por el ex primer ministro de 86 años Silvio Berlusconi.
La alianza de centro-izquierda del Partido Democrático (PD) y el Movimiento 5 Estrellas se atribuirá un avance si aumenta su cuenta de cinco ciudades, mientras que el PD espera superar a Hermanos de Italia como partido con más apoyos.
Hermanos de Italia, al que a menudo se le acusa de tener elementos neofascistas entre sus partidarios, obtuvo sólo el 4% de los votos en las últimas elecciones nacionales de 2018.
Ahora obtiene alrededor del 22%, ayudado por la decisión de Meloni en febrero del año pasado de no unirse a la amplia coalición que respalda al primer ministro Mario Draghi, lo que convierte a Hermanos de Italia en el único partido de oposición significativo.
Los italianos también votaban el domingo en cinco referendos sobre una serie de reformas del sistema judicial patrocinadas por la Liga de Salvini.
Sin embargo, los referendos parecen abocados al fracaso porque a mediodía la participación era de apenas un 7%, lo que ofrece pocas posibilidades de alcanzar el 50% necesario para que el resultado sea válido.
