Finalizó su carrera en 2019 corriendo con el equipo GRT Yamaha WorldSBK en el Campeonato Mundial de Superbikes.

Fue introducido en el motociclismo por el expiloto Loris Reggiani a la edad de seis años.

Este año cosechó grande resultados al igual que la temporada pasada.

Melandri estrenó su casillero de victorias en 250cc y finalizó 3.º del campeonato con 194 puntos.

La única carrera que ganó este año fue en el Gran Premio de Alemania.

En 2008 corrió para el equipo Ducati Marlboro, este año fue uno de los peores ya que no consiguió ningún podio y quedó 17.º del campeonato con apenas 51 puntos.

Su mejor resultado esa temporada fue el segundo puesto que consiguió en el gran premio de Francia.

En el 2010 piloto para el San Carlo Gresini Honda, compartiendo equipo con su compatriota Marco Simoncelli (quien, a diferencia de Melandri, era un piloto semi-oficial de Honda, teniendo contrato directamente con HRC).

[2]​ Se vio obligado a saltarse el Gran Premio de los Países Bajos debido a la dislocación de su hombro izquierdo occurrido en la práctica libre del gran premio.

[16]​[17]​[18]​ En 2016, Melandri se encontraba sin equipo hasta que en julio fue contratado por el Aruba.it Racing – Ducati para correr con ellos en la temporada 2017 del Campeonato Mundial de Superbikes.