Durante o "DTB Pokal Team Challenge Cup" em março de 2016, Melnikova fez sua primeira aparição na equipe russa sênior, e ajudou seu país na conquista da medalha de ouro. Em julho já foi convocada para disputar sua primeira Olimpíada, nos Jogos Olímpicos do Rio, junto com Aliya Mustafina, Daria Spiridonova, Maria Paseka e Seda Tutkhalyan. Na final por equipes, ajudou a Rússia na conquista da medalha de prata com uma pontuação total de 176,688.