Originario di Rovereto, nasce nel 1901. Cugino di C. Belli, il teorico italiano dell’astrattismo, Melotti è ingegnere: insieme a Fontana, a cavallo del 1930, frequenta i corsi di scultura di A. Wildt all’Accademia di Brera. È partecipe del clima novecentista degli anni Venti. A partire dagli anni trenta (1934), Melotti elabora una propria astrazione, con assonanze col Simbolismo, dove si riconoscono alcuni debiti nei confronti di Wildt. Esegue dapprima disegni poi sculture appartenenti al clima dell'astrazione geometrica. Nel 1935 infatti l'artista rende esplicita la propria adesione al gruppo degli astrattisti milanesi partecipando alla prima mostra collettiva di arte astratta nello studio di Casorati e Paulucci a Torino ed esponendo alla Galleria del Milione sculture di ispirazione contrappuntistica. Nel 1937 consegue il Premio Internazionale La Sarraz in Svizzera. In questo anno espone a Milano dodici esemplari della Componente Uomo. Nel 1941 vive a Roma e pubblica per Scheiwiller nel 1944 la raccolta di poesie Il triste Minotauro. L'artista già dall'anteguerra spazia dall’astrazione geometrica (concetto di modulazione, di ritmo musicale delle strutture) alla scultura monumentale e tra i diversi materiali, dal gesso, ottone, rame, bronzo all’acciaio (le differenti materie corrispondono a differenti percezioni dello spazio). Della metà degli anni Quaranta è la serie dei Teatrini in terracotta colorata. Nel 1951 riceve il Gran Premio della Triennale di Milano; nel 1958 "La grande medaglia d'oro ad artefice italiano" dal Comune di Milano; nel 1959 la medaglia d'oro di Praga e di Monaco di Baviera. Negli anni Sessanta, dopo un decennio di ceramiche e di pittura su carte e tele, si dedica a sculture in filo d’ottone, leggere e diafane, con frammenti di tessuto colorato, o con qualche residuo di terracotta. Per Melotti si parla di astrattismo lirico. Nel 1967 una mostra alla Galleria Toninelli di Milano lo ripropone al grande pubblico. Nel 1973 consegue il Premio Rembrandt; nel 1977 il Premio Biancamano.Nel 1974 Adelphi pubblica Linee, raccolta di scritti e poesie dell'artista, cui seguirà nel 1978 Linee secondo quaderno. Sempre nel 1978 gli viene conferito il Premio Feltrinelli per la scultura.Nel 1979 a Palazzo Reale a Milano è presentata un'antologica. Altra mostra è quella del 1981 a Firenze, al Forte Belvedere. Nel 1983 espone alla Galleria Nazionale d'Arte Moderna di Roma, nel 1985 a Venezia alle Gallerie dell'Accademia, mentre nel 1986 una rassegna del suo lavoro è alla Biennale. Sempre nel 1986 la sua scultura è presentata a Parigi al Centre George Pompidou all'interno di una rassegna dal titolo: "Qu'est ce-que la sculpture moderne?". Muore a Milano nel 1986. Da questa data si moltiplicano le mostre sull'artista, come quella del 1987 al P.A.C. di Milano e quella al Museo di Matera.
