Виталий Мельников родился 1 мая 1928 года. По окончании ВГИКа в 1952 году снял ряд документальных картин на Ленинградской киностудии научно-популярных фильмов, где работал до 1963 года.
В 1964 году начал работать режиссером на киностудии "Ленфильм". Совместно с Михаилом Шамковичем в том же году Мельников снял свой первый художественный фильм - короткометражную комедию "Барбос в гостях у Бобика".
На киностудии "Ленфильм" были сняты легендарные киноленты режиссера, которые вошли в золотой фонд российского кино: "Начальник Чукотки", "Мама вышла замуж", "Семь невест ефрейтора Збруева", "Здравствуй и прощай", "Старший сын", "Выйти замуж за капитана" и другие.
С 1973 года Мельников был художественным руководителем Третьего телеобъединения "Ленфильма", а с 1989 года - киностудии "Голос" при "Ленфильме".
Последней работой режиссера стала романтическая драма "Поклонница", снятая в 2012 году, с участием Светланы Ивановой, Кирилла Пирогова и Олега Табакова. Всего в фильмографии Мельникова - более двадцати художественных фильмов.
