En su juventud estudió en el IES Leopoldo Alas "Clarín" de Oviedo y conoció al piloto de Fórmula 1 Fernando Alonso, a quien dedicó una canción que llevaba por título "El Nano".
Su carrera musical comienza en el 2001 con un grupo llamado el Bosque de Sherwood. Decide dejar el grupo para comenzar su carrera en solitario.
En 2003 publica su primer álbum, Sin noticias de Holanda, con el que obtuvo 4 discos de platino. En diciembre de este mismo año se lanza una edición para coleccionistas de Sin noticias de Holanda, que incluye dos temas nuevos, «Asturias» y «Moratalá», mas los dos vídeos que grabó: «Mi rumbita pa' tus pies» y «Desde mi ventana».
En 2004 una de las canciones de su primer disco, «Con la luna llena», es elegida como la canción oficial de la Vuelta Ciclista a España de ese mismo año y él fue elegido cantante revelación. Esto significó su lanzamiento definitivo a la fama.
El 2005 estuvo marcado para Melendi por el nacimiento de su hija Carlota Melendi Martínez, siendo así padre por primera vez, y por el lanzamiento al mercado de su segundo disco, Que el cielo espere sentao.
Mientras no cueste trabajo se publicó el día 13 de noviembre de 2006. Se edita desde el momento de su salida al mercado en dos formatos: el normal, que consta de un CD con 12 canciones, y el especial, con 16 canciones y un DVD con extras. El proyecto Vuelvo a traficar: la película echa a andar con el objetivo de realizar una adaptación al cine de la biografía del cantante.1 El 29 de septiembre del 2007 salió una reedición del disco llamada Mientras no cueste más trabajo, que contaba con cuatro canciones nuevas («Firmes», «El rey de la baraja», «Aceituna» y «Me gusta el fútbol»). En 2007 también recibió el Premio a la Mejor Gira por los Premios de la Música entregado en Córdoba. Así mismo, realizó una campaña publicitaria paraCanal+ titulada Me gusta el fútbol, para la cual compuso una canción homónima Nº1.
El 12 de noviembre de 2007 es llamado a declarar a los juzgados tras provocar un altercado en claro estado de embriaguez en un vuelo de Madrid con destino a México. Tal fue la gravedad del caso que obligó al comandante del avión a regresar al punto de origen dos horas después de haber despegado.2 3 Fue puesto en libertad tras prestar declaración. Poco después, debido a este altercado, recibió el Premio Pie Izquierdo que otorga la cadena musical Cadena 100.
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