Родился 8 марта 1972 года в Гомеле, в семье ученого-физика. Учился в физмат-интернате при МГУ, потом на физфаке. В 1993 году создал с товарищами по учебе Евгением Ищенко и Михаилом Кузнецовым МДМ-банк.Поначалу банк специализировался на операциях с наличной валютой, имел разветвленную сеть пунктов обмена. Позже привлек на обслуживание ряд крупных клиентов, например "Сибнейть". В 1997 году Мельниченко окончил Российскую экономическую академию им. Г. В. Плеханова. Создал вместе с Сергеем Поповым группу МДМ и начал собирать промышленные активы. После раздела бизнеса у Мельниченко остался "Еврохим" и 50% СУЭК.