Народився 6 квітня 1973 в Києві.
1994 року закінчив Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Кафедра вірусології біологічного факультету.
У 1999 році – Національний аграрний університет, фітопатологія.
Київський національний університет імені Тараса Шевченка, 1997р., аспірантура кафедри вірусології біологічного факультету.
Доктор біологічних наук. Професор кафедри екобіотехнології та біорізноманіття. Академік НААН України.
З 1998 по 2001 р. - Національний університет біоресурсів та природокористування України – викладач.
З 2001 по 2003 р. - Національний університет біоресурсів та природокористування України – завідувач кафедри екобіотехнології та біорізноманіття.
З 2001 по 2005 р. – Всеукраїнська молодіжна громадська організація «Союз молодих аграріїв України» – голова.
2002 р. – Український Національний комітет молодіжних організацій України – член ради, Держкомсім'ямолоді України – член експертної комісії.
2001 – 2003 рр. - Всесвітній консорціум вузів та наукових аграрних установ (GCHERA) – директор секретаріату.
З квітня 2003 по квітень 2004 року. - Національний університет біоресурсів та природокористування України – декан факультету захисту рослин та біотехнологій.
04. 2004 р. – Мінприроди – начальник управління безпеки хімічних речовин; Державна хімічна комісія України – голова.
З 2004 по 2007 р. - Національний університет біоресурсів та природокористування України – засновник, директор навчально – наукового інституту охорони природи та біотехнологій.
З 2005 р. – Всеукраїнська молодіжна громадська організація «Союз молодих аграріїв України» – почесний голова.
З 2007 до 2010 р.р. - Національний університет біоресурсів та природокористування України – проректор з наукової та інноваційної діяльності.
З 2007 до 2014 р.р. – Національна академія аграрних наук України – член – кореспондент.
З лютого 2011 року до кінця 2012 року обіймав посаду директора Навчально-наукового інституту рослинництва, екології та біотехнологій Національного університету біоресурсів та природокористування України.
З квітня 2013 року обіймає посаду проректора з наукової, інноваційної та міжнародної діяльності НАУ України. Також у 2013 році Максима Мельничука обрано академіком Національної академії аграрних наук України.
З серпня 2014 року – Національна академія аграрних наук України – віце-президент.
Розпорядженням Кабінету Міністрів України № 1115-р від 31 травня 2010 року він призначається заступником Міністра аграрної політики України та отримує четвертий ранг державного службовця України.
26 січня 2011 року написав заяву за власним бажанням на звільнення з Мінагрополітики України.
Член Аграрної партії України Станом на 2015 рік голова Київської міської організації Аграрної партії.
На місцевих виборах 2015 року Мельничук балотувався до мерів столиці від Аграрної партії України.
З 3.02 по 9.09. 2016 Голова Київської обласної державної адміністрації.
В жовтні 2016 року обраний Visiting Professor Heilongjiang Academy of Sciences, China на 5 років.
З 2017 року Директор із виробництва і управляючий партнер ПП «Агрономіка», що спеціалізується на виробництві біологічних засобів та препаратів захисту рослин від ентомологічних шкідників. Підприємство протягом останніх років є лідером із виробництва біопрепаратів для захисту рослин під ТМ «Губернаторська».
З грудня 2020 року на посаді Віце-президента Всеукраїнського науково-навчального Консорціуму.
Дружина — Мельничук Аліна Валеріївна (1983) — заступник генерального директора по ЗЕД ЗАТ "Фірма «Калина». Має двох синів — Дмитра (2002) і Володимира (2005) та доньку Єлизавету (2008).
12.10.2023