Hijo de Hércules Giovanni (1545-1615) y de Caterina, fue bautizado el 9 de diciembre de 1572, siendo su padrino el escritor Gabriele Bombasi. La familia de Melli, proveniente de un asentamiento rural del distrito (Castelnovo di Sotto, donde todavía subsiste el toponímico ‘Casa Melli'), vivía en Reggio ya en el siglo XV, con algunos miembros ocupando importantes cargos administrativos o eclesiásticos y otros dedicados a la actividad notarial.

Conocido también como Megli, Melio o de Mellis, era pariente, posiblemente primo, de Pietro Paolo Melli, que en su tercera Intavolatura (1616) lo llama su 'parente carissimo'. Melli fue educado por su tío Don Rodomonte (1542-1610), un sacerdote 'mansionario' (campanero y cantor de la epístola) de la catedral, que lo confió, desde pequeño, a dos instituciones anexas a la iglesia: la escuela de gramática y canto (abierta en ese tiempo no sólo para el clero, sino también a los estudiantes no tonsurados) y la capilla musical.

En 1600 era cantante en la catedral de Reggio nell'Emilia. A esta última Melli estuvo ligado por años, primero como "soprano querubín", a continuación como tenor, beneficiándose de las enseñanzas de Girolamo Carli, Orazio Vecchi y Gioseffo Gianni, maestros de la capilla en el último cuarto del siglo XVI. En paralelo a la actividad de cantante, estudió derecho, doctorándose en 'jure utroque' y logrando en 1594 el ingreso en el Colegio local de notarios (Tacoli). Más tarde ejerció la doble profesión de notario y cantor, pero a expensas de la segunda, lo que llevó a un rendimiento desigual.

En una instancia del 14 de octubre de 1597, por ejemplo, pedía a los canónigos de la catedral, de los que dependía  como empleado de la capilla, licenciarlo por cuatro meses, pidiéndoles - y consiguiendo "por sus servicios prestados desde niño al [...] Capítulo" - que, a pesar de la licencia, por "aquellos cuatro meses que estará [ausente] corra su salario habitual", asegurando también "que servirá el resto del año, como de costumbre" (Reggio Emilia, Archivo del cabildo catedralicio, capítulo Memoriales directa, año del anuncio ). Su servicio intermitente, sin embargo, fue negado el 29 de febrero de 1600, cuando los canónigos lo privaron de su salario.
Despedido de la catedral, se dedicó a los trabajos notariales o a los asuntos de la familia (se sabe que se casó, pero hasta la fecha no se ha ubicado el acta matrimonial) y frecuentó algunos círculos culturales (en particular, la Accademia degli Elevati, con el nombre de Stabile), consolidando lazos de amistad con ciudadanos prominentes, entre ellos el poeta Ridolfo Arlotti y el conde Alfonso Fontanelli, embajador del Este y músico. Vivió en Padua y luego en Venecia, donde publicó entre 1602 y 1609 su ‘corpusmusicale’, dividido en tres antologías y formado de 66 composiciones para canto a una o dos voces con acompañamiento de "Chittarone, clavicordio y otros instrumentos". Recibido muy favorablemente, mereciendo varias reimpresiones, su música le aseguró fama repentina y hoy - a la luz de los artículos de principios del siglo XVII italiano - se le asigna un papel destacado entre los precursores de la monodia acompañada.

Su vena creativa se interrumpió en 1609, tanto es así que se dedicó a una nueva actividad ejerciendo, en nombre de los duques de Este de Módena y Reggio o de sus vasallos Bentivoglio, el oficio de podestá en distintas jurisdicciones del ducado: Guiglia (1612-1614) Gualtieri (1617-21), Brandola (1621-22), Sassuolo (del 1 de abril de 1622 al 17 de noviembre de 1624), Toano (hasta el 7 de septiembre 1626), Soliera (hasta 1628) y Brescello (de 1629 a 1633 aproximadamente).
Numerosas cartas autografas de Melli, especialmente las de carácter administrativo, informan sobre su desempeño como podestá. En ellas emerge su personalidad justa y ponderada y, a veces aparecen notas autobiográficas o noticias de música. De especial interés son sus cartas al noble Enzo Bentivoglio. En una de ellas, enviada desde Gualtieri el 7 de enero de 1619, Melli anunciaba haber sido elegido prior de la Compañía de la buena muerte de Reggio y en esa condición revelaba que planeaba organizar digna música confraternal (contratando cantantes y ejecutantes) para el traslado inminente y solemne de la sagrada imagen de la Madonna della Ghiara al nuevo templo ciudadano dedicado a ella.
En un documento enviado a Brescello el 11 de junio de 1631, insinuaba su posible cambio a la Podestá de Castelnovo di Sotto y pedía a Bentivoglio que intercediera ante el duque de Mantua Carlo I Gonzaga a fin de que autorizara su estancia en Dosolo, donde su hijo Francisco se iba a casar con Margherita Tiraboschi. Se ignoran el lugar y la fecha de su muerte, ocurrida sin embargo después de 1633.

Impresas con los tipos del editor veneciano Giacomo Vincenti, las obras de Melli tienen algunos rasgos peculiares. La primera colección, cuya dedicatoria data del 26 de marzo de 1602, abrió la ferviente temporada de la monodia acompañada porque precedía, aunque ligeramente, la "Nuove musiche" de Giulio Caccini (que obtuvo la licencia para imprimir sólo el 30 de junio). De hecho, en la dedicatoria Melli revela haber comenzado la escritura de sus obras en los años noventa del siglo XVI, durante los descansos en el estudio de derecho. De hecho, en 1602 se presentó a la editorial con un gran número de canciones listas, tanto es así que decidió publicarlas en dos colecciones separadas: 18 salieron justo después del 26 de marzo y las restantes 23 aparecieron a una corta distancia, con dedicatoria del 10 de septiembre .La segunda colección incluía el aria "Se di farmi morire", reeditada por R. Dowland en una antología de Londres de 1610 (A musicall banquet) que comprende lo mejor de la música vocal Europea y contemporáneo en la cual Melli y Caccini eran los únicos compositores italianos presentes.

Entre 1603 y 1609 fue escrita la tercera y última colección, la más articulada en su forma y estilo, y la más consistente (25 composiciones, entre las cuales hay madrigales, arias, scherzos, sonetos, diálogos), animada por el jurista modenés Carlo Albinelli, fue dedicada a Federico Rossi, Conde de San Secondo. Melli reveló gustos ‘actualizados’ en la elección de los poemas musicados, desechando los autores frecuentados por la música madrigalística del siglo XVI a favor de los poetas de su generación (como B. Guarini, G. Chiabrera G.B. Marino, O. Rinuccini, C. Rinaldi y R. Arlotti, cuya canzonetta "Arde il core e non chiede" abre la primera colección). En general, el estilo de Melli es cercano al de Caccini en el uso frecuente de armonías diatónicas y en la especial atención a las conexiones entre la línea vocal y el bajo continuo; sin embargo, se diferencia en el uso de progresiones y cromatismos a veces audaces, así como en una ornamentación melódica más sobria, presumiblemente dejada a la discreción improvisativa del cantante solista.

Como compositor posiblemente se consideraba a sí mismo como un aficionado; si lo era probablemente no es casualidad que toda su música conocida sobrevive en libros dedicados principalmente a monodias, que eran especialmente populares entre los compositores aficionados a principios del siglo XVII en Italia. Como los compositores aficionados conocidos de la época, pero a diferencia de Caccini, Melli ocasionalmente escribió notables progresiones cromáticas para subrayar las palabras adecuadas: ejemplos se encuentran en "Rapii bacio gradito" en el primer libro y en la apertura de "Languisco e moro" en el segundo. Su invención melódica rara vez es muy notable, aunque las melodías y los ritmos de algunas de sus brillantes canciones estróficas son muy animados. Una desventaja de algunos de sus madrigales es la frecuencia de cadencias perfectas, que no pueden generalmente ser ocultadas por la polifonía en el medio monódico. En comparación con los de Caccini, sus madrigales son también notablemente libres de ornamentación, tal vez porque estaba escribiendo con cantantes aficionados en mente.