Esta especie es endémica del estado de Paraná en Brasil.
Solo se conoce por su localidad típica ubicada en el Parque Estadual de Vila Velha en el municipio de Ponta Grossa, a 824 m sobre el nivel del mar.
[2] Melanophryniscus vilavelhensis mide de 12 a 14 mm para los machos y la única hembra conocida a la fecha de la publicación original mide 17 mm.
Su dorso es de color marrón rojizo con pequeñas verrugas negras.
Su superficie ventral es negra con manchas blancas o rojo claro.