Новый этап в его творчестве начинается в 1963, когда Мельников переходит на киностудию «Ленфильм». Работа вторым режиссером на съемках фильма И.Хейфица День счастья, а затем сделанная совместно с М.Шамковичем короткометражка Барбос в гостях у Бобика стали пробой сил в игровом кино. Уже первая самостоятельная работа Мельникова Начальник Чукотки свидетельствовала о своеобразном режиссерском почерке. Здесь определились основные черты его кинематографа: точно выверенный конфликт, умело построенный сюжет, интерес к современности, даже если события происходят в исторических декорациях.

Приключения паренька, в силу обстоятельств ставшего начальником огромного края, можно рассматривать и как фантасмагорию революционных лет, и как ироническую вариацию на тему «хождений за три моря». Элементы притчи присутствуют и в фильме Семь невест ефрейтора Збруева, хотя, как всегда у Мельникова, за современным сюжетом проглядывают культурные схемы – знакомство «по фотографии» напоминает о волшебных сказках, где герой влюбляется в красавицу, увиденную на портрете. Вставные музыкальные номера в исполнении трио «Ярославские ребята», подчеркивают, что это балаган, лубок средствами кинематографа.

Фильм Две строчки мелким шрифтом иллюстрирует мысль, что связь времен не абстрактная выдумка. Конфликт, отделенный десятилетиями, способен изменить характеры и судьбы тех, кто живет сейчас, предательство (подлинное или мнимое) бросает тень на детей и внуков. Режиссер в очередной раз доказывает: для него важен не избранный материал (провокация в революционном движении), а его разработка. Кто бы ни были герои – ничем не примечательная малярша (Мама вышла замуж) или загадочная княжна Тараканова (Царская охота) – речь идет о важном во все времена: о любви и предательстве, о долге перед государством и близким человеком. Именно эти проблемы заставили режиссера обратиться к драматургии А.Вампилова. И если Отпуск в сентябре (по пьесе Утиная охота) можно считать лишь добротной экранизацией, то Старший сын (приз Интервидения на Международном кинофестивале в Праге, 1976) стал одним из высших его достижений. Мысль драматурга о том, что семейные связи зачастую оказываются не столь крепкими, сколь неожиданно обретенное духовное родство, исследуется на малом пространстве, с минимальным количеством героев. Драматургия, где соблюдаются три классических единства, не обеднила фильм, а придала ему динамическую напряженность и замкнутость трагедии. Особую роль в повествовании играет музыка. Музыкальная тема судьбы с особой экспрессией представлена в финале, когда герои проделали путь разочарований и надежд и очередной цикл их жизни завершен. Роль Бусыгина, сына-самозванца, можно считать лучшей киноролью Н.Караченцева. Режиссер раскрывает в актерах неожиданные интонации и краски – в разное время с ним работали Е.Леонов, С.Крючкова, М.Боярский, С.Любшин, О.Ефремов и Н.Бурляев. Даже критически оценивавший сделанное О.Даль отмечал, что сыгранная им роль Зилова получилась. Столь же охотно сотрудничают с Мельниковым сценаристы: для него писали Ю.Клепиков, В.Валуцкий, В.Мережко.

Желанием попробовать силы в гротеске без какой бы то ни было примеси правдоподобия рождены фильмы Женитьба (по пьесе Н.В.Гоголя) и Чужая жена и муж под кроватью (вариации на тему ранних рассказов Ф.М.Достоевского).

Прекрасно чувствующий форму, режиссер знает специфику телевидения, где характерны не только особый ритм рассказа, но принципиально иное состояние аудитории, сидящей перед домашним экраном. Много полезного сделал Мельников на посту художественного руководителя Третьего телеобъединения киностудии «Ленфильм», который занимал с 1973. Умелую работу Мельникова и в интерьерных драмах, и в дорогих постановочных картинах высоко оценивают профессионалы, среди его наград призы «Созвездие» и «Ленфильм» (1992, 1994).