Л. Н. Мельников родился 25 марта 1941 года в городе Москве в семье военнослужащего. Окончил полную среднюю школу с серебряной медалью. Образование высшее.
После окончания института Л. Н. Мельников работал в научно-исследовательских институтах научным сотрудником, ученым секретарем, главным ученым секретарем Академии космонавтики им. К. Э. Циолковского, одним из учредителей, организаторов и создателей которой стал в 1991—1992 годах.
Л. Н. Мельников - автор собственных оригинальных методик научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, получивших признание в России и в мире. С конца 1960-х годов разрабатывает проблематику оптимизации среды обитания, с включением полисенсорного комплекса информационных, психологических, эстетических, эргономических, архитектурных и других факторов окружения.
Л. Н. Мельников создал модели виртуальной реальности, построенные на принципах имитации в замкнутом объеме естественно-природного окружения, с учетом биологических ритмов человека. Виртуальная реальность по методу Л. Н. Мельникова нашла широкое распространение в различных областях человеческой деятельности, в том числе, в спецобластях, таких как космонавтика.[нет в источниках]
Методики и проекты Л. Н. Мельникова включены в Совместный советско-американский труд «Основы космической биологии и медицины», опубликованы в изданиях США, ФРГ.
Л. Н. Мельников внес личный творческий вклад в ряд научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, в том числе, участвовал в качестве ответственного исполнителя в Государственных программах «Лунный проект» и «Марс».
Л. Н. Мельников — автор «комнат психологической разгрузки» и прибора «Релаксатор Мельникова».
Занимается прогнозированием и экстраполированием перспектив развития искусственной среды обитания в качестве «второй природы», или (по терминологии автора) — «кокона культуры». Является автором открытий в области новых принципов моделирования искусственного окружения биотехническими средствами («робот-интерьер»).
Автор оригинальных концепций среды обитания по Государственным программам «Жилая среда», «Жилище будущего», «Стройпрогресс-2000», «Эргодизайн рабочих мест на промышленных предприятиях, в сельскохозяйственном производстве и на транспорте», «Перспективные материалы» и других по линии ГКНТ СССР.
Л. Н. Мельников — участник научных отечественных и международных конференций, конгрессов, симпозиумов, чтений, семинаров, крупных международных форумов и встреч, в том числе, проходивших под эгидой ООН и, с участием, Генерального секретаря ООН.
Участник художественных выставок (живопись, графика, цветомузыка, печатные искусствоведческие публикации), в том числе, в Манеже, Международных книжных выставок-ярмарок.
Награжден Почетными грамотами Министерства культуры, Дипломами музея истории космонавтики (г. Калуга), Федерации космонавтики, Российской академии космонавтики им. К. Э. Циолковского, медалями Федерации космонавтики СССР и Украины.
Л. Н. Мельников — автор монографий по синтезу искусств, эстетических и технических средств, проектированию условий жизни и работы космонавтов, межпланетным путешествиям, а также изданий по цветоведению и социологии.
В совокупности работы Л. Н. Мельникова изданы большими тиражами, на русском и иностранных языках, в 26 странах. Это эссе, книги, статьи , литературные зарисовки, биографии великих людей, научные труды, проекты, графические и живописные произведения, интервью в звуковых журналах, статьи в аудиокнигах.
Труды Л. Н. Мельникова широко представлены в Интернете.
В Сети также представлены видео- и аудиоматериалы с участием Л. Н. Мельникова.
Женат. Сын — журналист.
Отец — военный строитель, мать — дорожный инженер. В роду были дворяне, мещане, ремесленники, живописцы (иконопись).
Хобби: пребывание на природе, сочинение шутливых и иронических стихотворений и поэм, сочинение и публикация рассказов для детей.