В июле 1947 г. экстерном сдал экзамены при Калужском педагогическом училище на звание учителя. Осенью 1953 г. приехал в Ленинград, чтобы вернуться к священнослужению. 11 января 1954 г. Ленинградским и Новгородским митрополитом Григорием (Чуковым) был назначен настоятелем Михаило-Архангельской церкви в городе Дно Псковской области. С 15 марта 1954 г. служил вторым священником Казанского собора в городе Луга Ленинградской области, с 11 января 1955 г. также был благочинным церквей Лужского округа Ленинградской епархии. В 1958 г. овдовел. Ко дню Пасхи 1959 г. был возведён в сан протоиерея, 22 сентября 1962 г. (по другим данным, 1960 г.) назначен настоятелем Казанского собора в Луге. Заочно получил богословское образование: в 1958 г. окончил Ленинградскую духовную семинарию, а в 1963 г. – Ленинградскую духовную академию. За работу «Святой Димитрий Ростовский и его религиозно-нравственные воззрения» удостоен учёной степени кандидата богословия. В период массовой антирелигиозной кампании, в начале 1960 гг., подвергался резким нападкам местной прессы. 6 января 1965 г. под давлением советских властей, спровоцировавших смуту в приходе, был временно уволен за штат. 6 ноября 1966 г. Ленинградский и Ладожский митрополит Никодим (Ротов) назначил его настоятелем Свято-Троицкой церкви в городе Всеволожске Ленинградской области. С 22 мая 1968 г. состоял также благочинным храмов второго (Пригородного) округа. 15 марта 1970 г. назначен духовником Ленинградских митрополии и духовных школ. Указом Синода РПЦ от 25 июня 1970 г. избран епископом Тихвинским, викарием Ленинградской епархии и ректором Ленинградских духовной академии и семинарии. 16 июля того же года в Троице-Сергиевой лавре был пострижен в монашество с именем Мелитон – в честь одного из сорока мучеников Севастийских. 17 июля возведён в сан архимандрита. 26 июля 1970 г. в Свято-Троицком соборе Александро-Невской лавры митрополит Никодим (Ротов) возглавил архиерейскую хиротонию Мелитона. Став архиереем, Мелитон продолжил работу ректора Ленинградских духовных школ: ассистировал в проведении экзаменов, замещал отсутствовавших преподавателей семинарии, проводил занятия по катехизису в первом классе семинарии и по догматическому богословию во втором, читал курс Священного Писания Нового Завета в духовной какадеми. В его обязанности также входили встречи и беседы с посещавшими духовные школы иностранцами. За недолгое время пребывания на посту ректора снискал глубокое уважение и признательность всех, с кем ему приходилось общаться в своей деятельности. Однако состояние здоровья и преклонный возраст не позволили Мелитону долго совмещать пост ректора с обязанностями викарного епископа. 26 декабря 1974 г. по рапорту митрополита Никодима (Ротова) Мелитон был освобождён от должности ректора, остался викарным архиереем. 19 апреля 1980 г. возведён в сан архиепископа с правом ношения креста на клобуке. Состоял председателем Епархиального совета. Был награждён государственной медалью «За победу над Германией в Великой Отечественной войне 1941–1945 гг.», церковным орденом святого князя Владимира второй степени и орденом Сергия Радонежского второй степени. Отпевание Мелитона после кончины возглавил Ленинградский и Новгородский митрополит Алексий (Ридигер; впоследствии патриарх Московский и всея Руси Алексий II). Похоронен на Большеохтинском кладбище города.