Мельниченко Олег Владимирович родился 21 мая 1973 года в Пензе, окончил среднюю школу № 53, затем Пензенский государственный педагогический институт имени В. Г. Белинского.
В период с 1997 года по 2001 год работал на кафедре истории древнего мира, средних веков и археологии ПГПИ имени В. Г. Белинского, пройдя путь от стажера-преподавателя до старшего преподавателя. В 2001 - 2004 годах Мельниченко занимал пост заместителя главы администрации Железнодорожного района города Пензы.
В 2004 году был назначен на должность специалиста-эксперта департамента по внутренней политике аппарата полномочного представителя Президента РФ в Дальневосточном федеральном округе. С 2006-го по 2007-й исполнял обязанности начальника отдела по связям с общественностью правительства Пензенской области.
С января по апрель 2007 года являлся советником департамента по кадровым вопросам и организационному обеспечению аппарата полномочного представителя Президента РФ в Приволжском федеральном округе. С апреля 2007-го по январь 2008-го - министр образования Пензенской области.
С января по июнь 2008 года Олег Мельниченко занимал должность вице-губернатора Пензенской области. С июня 2008-го по март 2009-го - заместителя председателя правительства Пензенской области. С марта по апрель 2009-го - заместителя председателя правительства - начальника департамента информационной политики и средств массовой информации Пензенской области.
23 апреля 2009 года был назначен помощником полпреда Президента РФ в Приволжском федеральном округе. С октября 2009 года стал действительным государственным советником Российской Федерации 3 класса. С сентября 2013 года по сентябрь 2017-го являлся заместителем полпреда Президента РФ в ПФО. С марта 2014 года стал действительным государственным советником Российской Федерации 2 класса.
10 сентября 2017 года Олег Мельниченко был избран депутатом Законодательного Собрания Пензенской области шестого созыва. Также с сентября 2017 года является членом Совета Федерации ФС РФ, председателем Комитета Совета Федерации по федеративному устройству, региональной политике, местному самоуправлению и делам Севера. Представитель от законодательного (представительного) органа государственной власти Пензенской области.
26 марта Президент РФ Владимир Путин провел видеоконференцию с Олегом Мельниченко, во время которой подписал указ о назначении его врио губернатора Пензенской области. Он будет руководить регионом до вступления в должность избранного губернатора. Выборы состоятся 19 сентября.
Мельниченко женат, воспитывает дочь.