Родился в 1878 году в Рыбинске. Внебрачный сын рыбинской учительницы городского училища Колкуновой Марии Михайловны, подруги кн. Анны Николаевны Ухтомской, друг детства Алексея Ухтомского. Был усыновлен семьей Мелентьевой-Ухтомской Елизаветы Александровны. Окончил Рыбинскую мужскую гимназию, Московский сухопутный кадетский корпус, московское пехотное юнкерское училище. Был поручиком Осташковского батальона в Рыбинске, затем Гроховского полка. Женился на дочери рыбинского врача земской больницы Надежде Робертовне Гернберг. У них было трое детей: дочь Нина, сын Владимир и Наталья. В годы Первой мировой войны служил капитаном 183 Пултуского полка, командовал батальоном. В ночь на 24 июня 1915 года его батальон отбил ночную атаку неприятеля с превосходящими силами противника, за что Мелентьев был представлен к чину подполковника. В августе 1915 года его представили к награждению Военным орденом Св. Георгия IV степени. 17 сентября того же года со своим батальоном в бою при местечке Верховичи получил задачу задержать наступающие вчетверо превосходящие силы противника. Капитан Мелентьев лично повел свой батальон, показав пример мужества, занял указанную позицию и удерживал до приказа об отходе. В этом бою он погиб. Указ о награждении был подписан Николаем II 11 декабря 1915 года (посмертно). Был торжественно, со всеми почестями, похоронен в Рыбинске на Георгиевском кладбище.