Как сообщалось, в ноябре 2000 года возник кассетный скандал, когда в парламенте обнародовали аудиозаписи, которые якобы делал Мельниченко в кабинете президента Украины Леонида Кучмы. Против Мельниченко было возбуждено уголовное дело за разглашение государственной тайны, превышение служебных полномочий и использование поддельных документов.
В сентябре 2011 года Мельниченко был объявлен в розыск. Он обвиняется в разглашении государственной тайны, подделке документов и превышении служебных полномочий. Шевченковский районный суд Киева вынес постановление об избрании ему меры пресечения в виде ареста, поскольку Мельниченко нарушил подписку о невыезде и уклонялся от следствия.
3 августа 2012 года экс-майор был задержан в Италии, но позже был освобожден из-под стражи, после чего уехал в США.
14 сентября Мельниченко провел в США брифинг, а затем в сети Facebook сообщил, что в записанных им разговорах в кабинете президента Украины Кучмы заказчиком убийства в 1996 году народного депутата Евгения Щербаня называется экс-премьер Павел Лазаренко, а оплату за убийство осуществили Петр Кириченко (бизнес-партнер Лазаренко) и экс-премьер Юлия Тимошенко. Первый замгенпрокурора Украины Ренат Кузьмин утверждает, что у Генеральной прокуратуры достаточно оснований для предъявления Юлии Тимошенко обвинений в причастности к убийству Щербаня.