Генеральный продюсер и основатель кинокомпании «Нон-Стоп Продакшн».

Его фильмография насчитывает свыше 40 полнометражных фильмов и сериалов.

В 1995 году совместно с Виктором Глуховым и Еленой Яцурой основал продюсерскую компанию «Слово». Среди продюсерских проектов этого периода – полнометражные художественные фильмы «Любить по-русски 2», «Американка», «Свои», «В движении», «Богиня: как я полюбила», сериалы «Убойная сила», «Диверсант», «Брежнев».

В 2005 году вместе с Александром Роднянским основал кинокомпанию «Нон-Стоп Продакшн», которая на сегодняшний день является одним из лидеров отечественного кинопроизводства. В числе проектов Сергея Мелькумова – «9 рота», дилогия «Обитаемый остров», «Сталинград», «Тюльпан» (главный приз конкурса «Особый взгляд» Каннского кинофестиваля в 2008 году), «18-14». Авторские фестивальные хиты – в 2011 году фильм «Елена» (обладатель десятка международных призов, среди которых Специальный приз Жюри конкурсной программы «Особый взгляд» Каннского кинофестиваля), в 2014-м – «Левиафан» (обладатель «Золотого глобуса» в категории «Лучший фильм на иностранном языке», а также приза «За лучший сценарий» Каннского международного кинофестиваля). Кроме того, является продюсером телевизионных фильмов «Достоевский», «Бесы», «Белая гвардия», «Следователь Тихонов».

Сергей Мелькумов – многократный лауреат кинематографических премий «Ника», «Золотой Орел», а также телевизионной премии «ТЭФИ». Член Гильдии продюсеров России. Профессор, преподает в Санкт-Петербургском государственном университете кино и телевидения (с 2006 года).