Мельберг принимал участие в 4 подряд финальных турнирах чемпионатов Европы (2000, 2004, 2008 и 2012), а также в чемпионатах мира 2002 и 2006 годов. Был включён УЕФА в символическую сборную Евро-2004. В 2002 году стал капитаном сборной Швеции, был капитаном сборной на Евро-2004 и чемпионате мира 2006 года, в августе 2006 года отказался от капитанской повязки.