Улица возникла в 1-й половине XIX ст. на древней Житомирской дороге, составляла часть ул. Житомирской (вместе с нынешней улицей Артёма). Первоначально улица упиралась в ответвление Бабьего Яра. В 1950-х годах продлена до современной улицы Елены Телиги.
В 1869—1922 годах и 1941—1947 годах улица имела название ул. Дорогожицкая (или в XIX — в начале XX ст. Большая Дорогожицкая), от летописной местности Дорогожичи. В 1922 году получила современное название в честь Ювеналия Дмитровича Мельникова — одного из первых в Киеве пропагандистов социал-демократических взглядов; он держал на этой улице школу-мастерскую, которая была фактически марксистским кружком. В отдельных источниках улица обозначена также как улица Мельника или Мельничная улица.
Застройка улицы началась во второй половине XIX с. Среди небольших жилых домов выделялись значимые общественные сооружения: Шестая гимназия, Тираспольские казармы, приют для детей военных. Нынешняя застройка сложилась преимущественно в советское время.

Фотограф: неизвестен
Источник: неизвестен
Это же место в другое время:
1948 год. В доме по адресу ул. Мельникова, № 81 (бывшая Большая Дорогожицкая, 75) находятся сразу несколько старинных зданий. Один из них — здание Шестой мужской гимназии, возведённый в 1912—1913 годах Петром Андреевичем Жуковым по проекту А. В. Кобелева. При гимназии была 7-я земская больница. По тому же адресу находилось здание Алексеевского приюта для детей военных, построенное в 1901—1902 годах архитектором Сергеем Павловичем Беком, по проекту Иеронима Китнера, одного из авторов комплекса Политехнического института.
Фотограф: неизвестен
Источник: неизвестен