Народився 27 травня 2000 року в Запоріжжі. Випускник Запорізької гімназії 108, навчався на факультеті міжнародного туризму та економіки Національного університету «Запорізька політехніка». У 2021 році став бакалавром з економіки.

Солдат Олег Дмитрович Мельниченко проходив військову службу у в/ч А7402 на посаді снайпера (відділення снайперів), був медиком 2 роти з 11 серпня 2022 року, до якої був зарахований після переведення із в/ч А0336, підрозділ Кракен, куди прийшов добровільно 17 квітня 2022 року. До того часу з 24 лютого 2022 року був волонтером у Харкові.

Попри свій юний вік, мав безліч друзів. Активний, дисциплінований, здібний, відповідальний, організований, цілеспрямований, доброзичливий, працьовитий, відкритий до спілкування, міг легко адаптуватись до будь-яких умов. Завжди веселий і усміхнений, позитивний. Захоплювався спортом.

До військової служби був підготовлений добре. Статути ЗСУ знав відмінно. Постійно працював над удосконаленням свого військово-професійного рівня.

Проходив військову службу у в/ч А7402, 227 батальйон, 127 бригада, 2 рота, 3 взвод. Загинув 11 лютого 2023 року поблизу населеного пункту Часів Яр, Бахмутського району, Донецької області внаслідок поранень несумісних з життям, отриманих в результаті потрапляння ворожого артилерійського снаряда по санітарному евакуаційному транспорту 5 ОШП.

Загалом за час служби зарекомендував себе як дисциплінований військовослужбовець, надійний бойовий товариш. Користувався повагою як бойових побратимів, так і командирів.

За героїзм та мужність, проявлену під час відсічі російської навали, Олег Мельниченко був нагороджений пам'ятною медаллю «За оборону міста героя Харкова» та орденом «За мужність» ІІІ ступеня (посмертно).

В Олега залишились батьки та молодший брат, які пишаються ним як найкращим сином та братом у світі, який віддав своє життя заради вільної України.