Сергей Иванович Мельников родился в 1902 году в селе Липовка нынешнего Задонского района Липцекой области.
В 1914 году закончил 4 класса школы, работал конюзом.
В 1921-1922 году был секретарём Липовского сельсовета.
С 1924 по 1925 году - в армии.
С 1935 года - вновь в армии.
В 1940 году окончил Высшие курсы политсостава
Участник боёв на реке Халхил-Гол.
Участник Великой Отечественной войны.
17 ноября 1943 года присвоено звание Героя Советского Союза.
В 1956 году подавлял Венгерское восстание.
Генерал-лейтенант танковых войск.
В отставке с 1957 года.
Член ЦК Компартии Украины.
Награждён двумя орденами Ленина, четыремя орденами Красного Знамени, орденами Кутузова 1 и 2 степени, орденом Суворова 2 степени, Богдана Хмельницкого 2 степени, Отечественной войны 1 степени, Боевого Красного Знамени.
Умер в Москве 14 июля 1981 года, похоронен на Кунцевском кладбище.