Народився 18 жовтня 1966 року у селі Западинка Васильківського району Київської області.
Закінчив Київське вище інженерне радіотехнічне училище.
У 1984 році був призваний на строкову військову службу. Служив у 9-му управлінні КДБ СРСР, яке займалося охороною найвищих посадових осіб Радянського Союзу.
Після закінчення військового училища, 1992 році, був рекомендований для проходження служби до СБУ. Був зарахований до Управління державної охорони України.
До 2000 року займав посади офіцера охорони, офіцера безпеки, старшого офіцера безпеки, керівника оперативно-технічного підрозділу відділу охорони президента України.
У листопаді 2000-го був звільнений у званні майора за формулюванням "за власним бажанням".
У 2001 році отримав політичний притулок у США.
Причиною втечі з України стала участь у так званому "касетному скандалі" - після оприлюднення записів, нібито зроблених у робочому кабінеті президента Леоніда Кучми (у будівлі Адміністрації президента України) під час його офіційних та неофіційних зустрічей із низкою вищих посадових осіб держави та відомих політиків.
У листопаді 2016-го його було оголошено у розшук. За даними СБУ, Мельниченко разом із сім'єю живе у США. У лютому 2017 року Україна направила до Департаменту юстиції США запит на міжнародну правову допомогу для встановлення місцеперебування ексмайора та його затримання.
Одружений. Від першого шлюбу є дочка Леся (1997 р.н.).
8 грудня 2012 року одружився вдруге з Наталією Розинською. 19 вересня 2019 року у пари народилася донька Анжеліна-Вероніка. У березні 2023 року Микола Мельниченко та Наталія Розинська розлучилися.
25.05.2023