Вся трудовая жизнь Юрия Васильевича связана с Центральной аэрологической обсерваторией. В 1961 г., поступив в аспирантуру после окончания МФТИ, он был прикомандирован к ЦАО для выполнения диссертационной работы, которую в 1964 г. успешно защитил, получив учёную степень кандидата физико-математических наук.

С мая 1964 года по июль 1988 года работал в должности старшего инженера, младшего научного сотрудника, старшего научного сотрудника, заместителя директора, заведующего лабораторией радиолокации ЦАО Госкомгидромета СССР.

С июля 1988 года по 2012 год заведующий отделом ЦАО Росгидромета.

 За время работы в ЦАО он проявил себя не только высококвалифицированным научным работником, отличным организатором, способным ставить и решать сложнейшие теоретические и экспериментальные задачи.

Ю.В. Мельничук являлся организатором и участником ряда национальных и международных проектов в области радиолокационной  метеорологии  и создания  систем радиолокационных наблюдений, в 1975 году участвовал с группой ведущих сотрудников ЦАО в открытии аномального рассеяния радиолокационного излучения в облаках. В 80-е годы под его руководством была создана первая в России сеть автоматизированный радиолокационный комплекс АКСОПРИ, на основе которого была создана первая в России сеть автоматизированных метеорологических радиолокаторов   «Московское кольцо», функционировавшая более 20 лет. Её информацией, не уступавшей мировым аналогам, с успехом пользовалось множество организаций - от Правительства Москвы до служб Московских аэропортов.

В 2004 г. коллектив отдела под руководством Ю.В. Мельничука был награждён дипломом с медалью «За создание и внедрение единой системы радиолокационных наблюдений в Центральной части ЕТР для нужд авиации», подписанным Первым заместителем Минтранса РФ.

В 2002-2004 гг. Мельничук Ю.В. являлся руководителем коллектива специалистов НИУ Росгидромета по разработке «Общих технических требований (ОТТ) на радиолокационные метеорологические системы нового поколения, предназначенные для оснащения единой радиолокационной сети Росгидромета». Разработанные с учётом опыта и анализа работы сети «Московское кольцо», а также параметров радиолокаторов нового поколения, предлагаемых на международном рынке основными мировыми производителям, ОТТ рассмотрены и приняты Центральной комиссией по приборам и методам наблюдений Росгидромета для реализации.

В начале 2008 г. по указанию Росгидромета под руководством Ю.В. Мельничука разработан проект «Технического задания на доплеровский метеорологический радиолокатор нового поколения 5,3 см диапазона».

Результаты наблюдений на опытном образце ДМРЛ-С при проведении Государственных приёмочных испытаний на радиолокационной позиции «Валдай» подтвердили правильность сделанных выводов о возможности применения ДМРЛ-С с использованием НЧМ импульса для получения информации в метеорологических целях.

В качестве позиции для проведения Государственных приёмочных испытаний опытного образца ДМРЛ-С им была предложена позиция комплекса АКСОПРИ «Валдай», входящего в автоматизированную радиолокационную систему «Московское кольцо», что позволило провести эти испытания в запланированные сроки и на высоком научно-техническом уровне.

 Ю.В. Мельничук принимал активное участие в подготовке и проведении посещения В.В. Путиным позиции первого ДМРЛ-С «Валдай» в апреле 2011 года

Опытный образец ДМРЛ-С на радиолокационной позиции «Валдай» успешно прошёл Государственные приёмочные испытания в период с августа по декабрь 2010 года, что дало возможность ОАО «НПО «ЛЭМЗ» начать в 2011 году его серийное производство.

В 2011 г. по завершении Государственных приёмочных испытаний специалистами Росгидромета под руководством Ю.В. Мельничука проведена опытная эксплуатация пилотного образца ДМРЛ-С «Валдай», в ходе которой была разработана новая усовершенствованная версия программного обеспечения вторичной обработки информации ДМРЛ-С, устанавливаемая на вводимые в действие промышленные образцы ДМРЛ-С на сети Росгидромета.

Ю.В. Мельничук входил в состав двух проблемных научных советов Росгидромета - «Системы наблюдений за состоянием окружающей среды и развитие технологий сбора, архивации, распространения и управления данными наблюдений» и «Методы, модели и технологии гидрометеорологических расчётов и прогнозов», являлся     членом  Учёного Совета  ЦАО.

  Под руководством Ю.В. Мельничука подготовлены высококвалифицированные специалисты. Результаты его работ отражены в многочисленных печатных работах, авторских свидетельствах и изобретениях, докладах на всероссийских и международных конференциях.

 За выдающиеся достижения Ю.В. Мельничук многократно был отмечен высокими правительственными наградами, среди которых  орден «Знак Почёта», медаль «В память 850-летия Москвы», почётное  звание «Заслуженный метеоролог РФ» и «Почётный работник Гидрометслужбы РФ», а также медалями  ВДНХ и  другими наградами, в его личном деле - записи о более 60 поощрениях и награждениях.

Руководство и коллектив Департамента Росгидромета по ПФО выражают искренние соболезнования родным и близким.