Віталій Мельничук обіймав посаду Житомирського міського голови з квітня 1990 року до 1992 року, ставши одним із перших керівників міста в незалежній Україні. Він сприяв утвердженню демократичних принципів у місцевому самоврядуванні та реалізації важливих реформ для громади.

Віталій Григорович обіймав високі державні посади у Верховній Раді та Кабінеті Міністрів, працюючи над економічними реформами. Паралельно він займався науковою діяльністю, викладаючи в Національному університеті «Києво-Могилянська академія». Як автор наукових праць і підручників з економіки, він зробив вагомий внесок у розвиток економічної освіти в Україні.

З початком повномасштабного вторгнення росії в Україну Віталій Мельничук добровільно приєднався до лав Збройних сил України. За мужність і відданість він був нагороджений медаллю Міністерства оборони України «За оборону Києва та Київської області».