Історія школи починається в 1901 році, коли в селі було відкрите однокласне, змішане, початкове, земське училище на 3 відділення 3 роки навчання загальною площею 320 кв. сажнів. На площі 2 га при школі було закладено фруктовий сад. У приміщенні була одна класна кімната, роздягальня, три кімнати для вчителів. Першим учителем і завідуючим училищем був Ястремський Сергій Юхимович. Училище охоплювало навчанням дітей з навколишніх хуторів. Ініціатором і організатором будівництва школи був староста Минківської волості Валківського повіту Мізин Василь Матвійович.

В 1912 році Мельниківське однокласне училище на три відділення 3 роки навчання було реорганізоване в училище однокласне на 4 відділення 4 роки навчання.

В 1919 році Мельниківське училище перейменоване в народне училище. В 1920 році було видано розпорядження про реорганізацію Мельниківського народного училища в Мельниківську семирічну школу, але фактичного переходу на семирічне навчання не відбулося. Школа продовжувала працювати як початкова. З 1924 року стала називатись Мельниківська трудова єдина школа.

В 1931 році Мельниківська початкова школа реорганізована в семирічну школу, перший випуск якої був у 1934 році.

В 1948-1949 навчальному році відбувся набір учнів до 8 класу. Це означало, що школу реорганізували в середню.

Перший випуск Мельниківська середня школа зробила в 1951 році. З того часу атестат про повну середню освіту в даній школі отримали 1207 випускників. В 1970 році відкрито нове типове приміщення школи на 360 місць. В 2006 році при сприянні Українського фонду соціальних інвестицій та за участю громади с. Мельникове проведено капітальний ремонт приміщення та благоустрій території. Котельня переведена на газове опалення. Всі вікна замінені на металопластикові. Замінено теплотрасу і каналізацію. Відремонтовано ганок та актовий зал. Найбільший внесок у цю справу – 50 тис. грн. зробило ПСП „Маяк”.

В школі навчались: Вільхівський Семен Михайлович (1905-1995) – Герой Радянського Союзу, Розумний Іван Андрійович - народився в 1932 році, український економіст-землевпорядник, доктор економічних наук, завідуючий сектором оцінки земель інституту землеустрою Української академії аграрних наук, автор 125 наукових, методичних та науково-практичних праць, Бобро Михайло Архипович – народився в 1936 році, український агроном, біолог і селекціонер, член-кор. Української академії аграрних наук, професор, зав. кафедрою рослинництва Харківського аграрного університету ім. Докучаєва, Гудзенко Олександр Павлович – народився в 1953 р., заслужений працівник охорони здоров’я України, кандидат фармацевтичних наук, генеральний директор Луганського комунального виробничого підприємства „Фармація”.

Сьогодні в школі функціонують 11 класів, в яких навчаються 112 дітей, працює 19 педагогів. В розпорядженні учасників навчально-виховного процесу 14 навчальних кабінетів, сучасний комп’ютерний клас (6 комп’ютерів), комбінована майстерня для технічної праці, актовий та спортивний зали, їдальня, бібліотека, спортивний майданчик. З 1 класу учні оволодівають основами комп’ютерної грамоти.

Педагогічний колектив працює над методичною проблемою „Особистісно зорієнтована модель випускника школи”. Центром виховної роботи є шкільний музей історії с. Мельникове, в якому зібрані матеріали по історії села, школи. В школі діє учнівське самоврядування, основою якого є клуби за інтересами: „Барвінок” - 1-4 класи, „Веселка” – 5-8 класи, „Оріон” – 9-11 класи.

За останні 6 років школа випустила 6 медалістів.

Сьогодні в різних вузах країни навчаються 24 випускники школи.