Em setembro de 2018, Melnikova foi nomeada para competir no Campeonato Mundial de 2018 em Doha, no Qatar, ao lado de Lilia Akhaimova, Irina Alexeeva, Angelina Simakova e Aliya Mustafina. Durante as finais por equipe, competiu no salto, nas barras assimétricas e no solo, ajudando a Rússia a conquistar a medalha de prata. Na final individual geral, terminou em quinto lugar, apenas um décimo de ponto atrás da medalhista de prata Mai Murakami, do Japão, e a 0,034 pontos atrás da medalhista de bronze Morgan Hurd. Terminou em quarto lugar na final do solo, apenas 0,033 pontos atrás de Murakami, a medalhista de bronze. Ao final do mundial, recebeu o Prêmio Longines de Elegância ao lado do compatriota Artur Dalaloyan.