Село Мельниково находится в месте впадения реки Грушевая в реку Орчик.
Село вытянуто вдоль реки Грушевая на 6 км, выше по течению примыкает к селу Водяная Балка, ниже по течению — сёла Михайловка и Вишневое.
Части села раньше назывались Малая Губщина, Рудое и Ольховщина.