Hijo de Francisco Antonio Meléndez, es él quien le enseña los rudimentos artísticos y le introduce en el mundo de los retratos en miniatura. Nombrado asistente del pintor de corte Louis Michel Van Loo, decide entonces proyectar su obra a lienzos de mayor escala. Aceptado en la provisional Academia de Bellas Artes de San Fernando, en 1748 viaja a Italia, instalándose en Nápoles donde permanece hasta que es requerido por su padre para colaborar en la comisión creada para la elaboración de pinturas para libros de coro de la nueva Capilla Real. Realizará doce páginas de miniaturas, en las que presenta un color resplandeciente y unas figuras fuertemente modeladas, que sitúa en escenarios arquitectónicos o paisajísticos. En ellas muestra su tendencia a utilizar formas geométricas, así como su interés por las formas vegetales, que emplea tanto en los bordes como en las letras iniciales. Con el tiempo se convierte en el mejor bodegonista español del siglo XVIII, llegando a equiparar su obra con la de Chardin. El Museo del Prado conserva una maravillosa colección de obras suyas.