Сергій Миколайович Мельник народився 12 липня 1977 року у м.Хмільник Вінницької області.

Освіта повна вища. У 1999 році закінчив Харківський військовий університет.

У 2009 р. отримав другу вищу освіту у Національній юридичній академії ім. Ярослава Мудрого.

У 2019 році закінчив Національну академію Національної гвардії України.

У 2022 р. успішно пройшов курси вищого керівного складу стратегічного рівня Національного університету оборони України.

У Збройних силах України з 1994 року. З 1999 року проходив службу в бойових бригадах Протиповітряної оборони та обіймав керівні посади у Військово-юридичному інституті Національного юридичного університету імені Ярослава Мудрого.

У квітні 2016 року призначений на посаду начальника Військово-юридичного факультету Національного юридичного університету імені Ярослава Мудрого.

У листопаді 2019 року обійняв посаду начальника Військово-юридичного інституту Національного юридичного університету імені Ярослава Мудрого.

З початку повномасштабного вторгнення керував обороною міста Харкова.

Є доктором юридичних наук, професором військового права, заслуженим працівником освіти України та лауреатом Державної премії України в галузі освіти.

Нагороджений Орденом Богдана Хмельницького III ступеня. 

11 жовтня 2024 року Кабінетом Міністрів України Сергій Мельник призначений на посаду заступника міністра оборони України.