De Melo kwam op 6 september 1893, samen met andere hoge marineofficieren, zoals de admiraals Eduardo Wandenkolk en Saldanha da Gama, in opstand tegen de regering (Marineopstand), dezelfde dag dat federalistische rebellen vanuit Uruguay de Braziliaanse grens overstaken, en liet oorlogsschepen hun kanonnen op de hoofdstad van Brazilië, Rio de Janeiro, richtten. De Melo verwachtte dat president Floriano onder de druk zou aftreden, net als twee jaar eerder president Da Fonseca, maar Floriano bleef gewoon aan als president. De Melo maakte nu plannen om de hoofdstad met marineschepen te beschieten, maar de Verenigde Staten van Amerika en enkele Europese landen voorkwamen dit, door marineschepen te sturen om De Melo en de andere opstandige marineofficieren te beletten de hoofdstad te beschieten. De Melo vertrok met enkele schepen naar de deelstaat Santa Catarina waar hij zich aansloot bij federalistische opstandelingen. In Santa Catarina werd een voorlopige regering gevormd. De Melo maakte plannen om naar de deelstaat Paraná op te rukken, maar zag hiervan af toen het nieuws hem bereikte dat admiraal Saldanha zich had overgeven. In maart 1894 kwam er een einde aan de opstand, ofschoon De Melo nog bleef doorvechten. In april 1894 werd zijn vlaggenschip tot zinken gebracht en De Melo gaf aan de andere schepen die onder zijn bevel stonden de opdracht om naar Buenos Aires te varen. De Melo verkreeg politiek asiel in Argentinië.