В дальнейшем лейтенант И. М. Мельнов участвовал в Минской и Белостокской операциях фронта. 19 июля 1944 года он погиб в бою западнее посёлка Свислочь Белостокской (ныне Гродненской) области у посёлка, который теперь носит его имя. Похоронен в городе Свислочь Свислочского района Гродненской области Республики Беларусь.