В 1984 году окончил Московскую ветеринарную академию. Работал сотрудником Института вирусологии РАМН, имел ученую степень кандидата медицинских наук.
Был призван на срочную службу в Советской Армии, сначала в Туркменистан, а потом переведён в действующую 40-ю армию. В 1985 году на войне в Афганистане получил пулевое ранение в голову и контузию от разорвавшейся мины.
Снимался в художественном фильме «Мир меня не поймал» об украинском философе XVIII века Григории Сковороде и в экранизации фильма по роману Бориса Пастернака «Доктор Живаго» в роли Вольдемара.
Сочинял стихи на многих языках, увлекался словотворчеством.
Занимался фотографией и декоративным искусством. Называл свои художественные стили «лингвогобеленами» и «натюрвивами» («живая природа»). Он делал коллажи и лингвогобелены, украшаемые надписями на всевозможных языках, активно развивал отечественный мейл-арт, участвовал в музыкальных перформансах и хеппенингах. Сам Вилли говорил о своей художественной деятельности как о «симбиозе контрастов», для которого постоянно придумывал новые жанры. Это была «фотоживопись» и «сотография», «лингводизайн» и «драконография», «люменоскрипты» (фотостихоглифы) и «муфтолингвы», а также дизайн ювелирных украшений и обложек виниловых дисков. Эти футуристические, по сути будетлянские, эксперименты делали Вилли Мельникова наследником и продолжателем традиций русского и авангарда.
Визуальные композиции Мельникова, его графические тексты и листы находятся в собраниях художественных галерей России и стран Европы, в частных коллекциях обеих Америк, в Австралии, в Японии.
Работы Вилли Робертовича Мельникова представлены из фонда Музея Российской Фотографии (г. Коломна).
