В 1952 году окончил Всесоюзный государственный институт кинематографии (ВГИК), снял ряд документальных фильмов на Ленинградской киностудии научно-популярных фильмов.

С 1964 года трудился на киностудии «Ленфильм». Как режиссер дебютировал с фильмом «Барбос в гостях у Бобика». Настоящим прорывом стала режиссерская работа над картиной «Начальник Чукотки» (1966).

В 1995 году избран секретарем Санкт-Петербургского союза кинематографистов.

В 2016 году Мельников был удостоен премии «Ника» за выдающийся вклад в кинематограф.