ayfa (futbol takımı) maçlarının tamamında 90 dakika şans bulan Melo, Christian Poulsen ile takımının savunmasının önünde köprü görevi yapan oyuncu oldu anca takımı grubu 3.bitirdi ve UEFA Avrupa Ligi'ne katıldı. 2. Tur maçında AFC Ajax ile eşleşen Juventus'ta bu maç Melo için farklı bir anlam taşıdı çünkü bir önceki sezon ACF Fiorentina ile bu takıma aynı turda elenmişlerdi. İlk maçı deplasmanda 2-1 kazanan Juventus ikinci maçta ise kendi evinde 0-0 berabere kaldı ve adını üsttura yükseltti Melo ise iki maçta da 90 dakika forma giydi. Bir sonraki turda İngiliz ekibi Fulham FC ile eşleşen Juve'de Melo, ilk maçta kadroda bulunmasa da ikinci maçta deplasmanda ilk 11 başladı ve 90 dakika sahada kaldı ancak takımı rakibine 4-1'lik skor ile boyun eğdi. Juventus'ta 29 lig karşılaşmasında forma giyen Felipe Melo sadece 1 kez oyuna sonradan dahil oldu. Şampiyonlar Ligi'nde 6, UEFA Avrupa Ligi'nde 3 maçta forma giyen Brezilyalı oyuncu millî takımda 5 hazırlık maçında 90 dakika sahada kaldı. Juventus formasıyla ligde oynadığı ilk maçında (Roma) ağları havalandırmayı başaran Felipe Melo, 15.haftada oynanan Inter maçında 87.dakikada ikinci sarı karttan atılarak Juventus formasıyla ilk kırmızı kartını görmüş oldu. 2009 yılının ilk yarısını pek iyi geçirmeyen Juventus'ta sevilmeyen adam konumuna gelen Felipe Melo beklentileri karşılayamaması üzerine İtalya'da "yılın bidonu" seçildi. Sezon sonunda Juventus forması altında 40 maçta forma giyen Felipe Melo fileleri 3 kere havalandırdı. 14 kez sarı kart görürken, 2 kere de ikinci sarı kart nedeniyle oyundan atıldı. Juventus ise sezonu 7. sırada bitirdi ve hayal kırıklığı yaşattı.
2010 yılının yaz ayında Afrika'da oynanan Dünya Kupası için millî takıma çağrılan Melo, bu takımda da gösterdiği kötü performansla başta Juventus FC taraftarı olmak üzere birçok kişinin tepkisini çekti. Tüm bu eleştiriler altında Brezilyalı ortasaha oyuncusu 2010/11 sezonunda Juventus formasını taşıdı. Bu takım ile ilk maçına Ağustos 2010'da UEFA Avrupa Ligi elemesinde Sturm Graz karşısında çıkan oyuncu, ilk lig maçına ise Bari karşısında çıktı ve 63 dakika sahada kaldı. O sezon orta saha'da Mohamed Sissoko, Alberto Aquilani ve Claudio Marchisio gibi isimlerle forma mücadelesi veren Melo, Luigi Delneri tarafından birçok maçta görev aldı. İlk golünü ise 17 Ekim 2010'da Lecce ağlarına yolladı. Sezon boyunca 7 UEFA Avrupa Ligi, 29 lig karşılaşması, 2 İtalya Kupası olmak üzere toplamda 38 maçta forma giyen Felipe Melo bu karşılaşmaların 33'ünde ilk 11'de sahaya çıktı. 1 gol, 1 asistin yanı sıra 9 sarı, 1 kırmızı kart ile sezonu tamamlayan Felipe Melo sert eleştirilere maruz kalıyor ve takımda istenmeyen adam konumuna geliyordu. Özellikle Serie A'nın 18.haftasında oynanılan Parma maçında Brezilyalı ortasaha oyuncusunun yaptığı hareket ile büyük tepkilere maruz kaldı. Felipe Melo, ikili mücadele sırasında kendisini yere düşüren ve o sırada kasıklarına basan Massimo Paci'nin suratına tekme atarak oyun dışı kaldı. Sezon sonunda ise Juventus FC kadrousunu Andrea Pirlo, Arturo Vidal ve Emanuele Giaccherini gibi önemli ön libero oyuncularıyla güçlendirdi ve Melo forma şansının azalması nedeniyle takımdan ayrılmak istediğini açıkladı.

Bu yaşanan gelişmelerin üzerine Felipe Melo ve takımı Juventus FC, 22 Temmuz 2011 tarihinde 2011-2012 yılları için 13 milyon Euro'luk satın alma opsiyonuyla birlikte 1 yıllığına kiralık olarak Galatasaray ile anlaştı. Melo aynı gün Galatasaray'ın Almanya'da yaptığı hazırlık kampına katıldı ve takımın yeni teknik direktörü Fatih Terim ile tanıştı. Melo, Sezon boyunca başarılı bir performans göstereceğinin sinyallerini Galatasaray'ın kendi sahasında Liverpool FC ile yaptığı hazırlık maçında verdi. Galatasaray'a ilk geldiğinde Juventus'taki numarası olan "4" numarayı seçen Melo, "10" numaranın sahibi olan Arda Turan'ın takımdan ayrılmasının ardından Galatasaray'ın tarihindeki Metin Oktay , Tanju Çolak ve Gheorghe Hagi gibi önemli oyuncularının da giydiği "10" numarayı aldı. Galatasaray forması ile ilk resmi maçına İstanbul Büyükşehir Belediyespor karşısında çıkan Melo, ilk golünü ise 18 Eylül 2011 tarihinde Samsunspor'a 35 metreden attı. Bu golün dışında yaptığı "Pitbull" sevinciyle dikkat çeken Felipe, Arda Turan'ın takımdan ayrılmasından sonra Fatih Terim'in 10 numaralı formayı vermesiyle beraber performansında inanılmaz bir artış gösterdi. Melo, Süper Lig'in ilk 4 haftasında Kardemir Karabükspor, Eskişehirspor ve Samsunspor maçlarında 3 gol atma başarısını göstermiştir ve yaptığı "Pitbull" gol sevinciyle taraftarın sevgisini kazanmayı başarmıştır. Bu gollerin ardından bir süre gol atmayan Melo, Süper Lig'in 14. haftasında Fenerbahçe ile oynanan maçta kasığıyla bir gol attı ve böylelikle ilk derbi golünü kaydetti. Galatasaray bu maçı 3-1 kazandı. 20. haftada Kardemir Karabükspor, 24. haftada ise penaltıdan Antalyaspor ağlarına attığı gollerle takımına puanları getiren oyuncu olan Melo, Süper Lig'in 26.haftasında Kayserispor'a da 1 gol attı ve bu gol Melo'nun 8 gol ile kariyerinde bir sezonda attığı en fazla gol oldu. 27. haftada forma şansı bulamayan Melo, 28. haftada ise Beşiktaş karşısında Selçuk İnan ile ortasaha'daki yerini aldı. Bu maçta Selçuk İnan'ın savunma arkasına attığı pas ile hareketlenen Melo, Beşiktaş ağlarını da havalandırdı böylelikle hem Beşiktaş hem de Fenerbahçe derbisinde gol atan ender futbolculardan biri oldu. 30. Haftada Gençlerbirliği ile oynanan karşılaşmada 48. dakikada takımının bu maçta ilk kendisinin ise ligdeki 9. gol sevincini yaşayan Melo galibiyetin en büyük mimarı oldu. 30. haftada ise Trabzonspor'la yapılan maçta takımının penaltısını gole çevirerek takımdaki 10. golünü atmış, Galatasaray'a da beraberlik golünü getirmiş oldu. Melo bu gol ile Galatasaray dışındaki şampiyonluk yaşamış 4 takımın üçünün ağlarını sarsmayı başarmış oldu. Melo, 5 Nisan 2012 tarihinde Galatasaray antrenmanında 5'e 2 top kapma çalışması yaparken takım arkadaşı Albert Riera ile tartışmış ve teknik direktör Fatih Terim tarafından Riera ile birlikte soyunma odasına yollanmıştır. Tartışmanın soyunma odasında da devam etmesi sebebiyle Melo, Fatih Terim tarafından Galatasaray'ın 6 Nisan 2012'de yaptığı antrenmana alınmamış ve kondisyoner eşliğinde ayrı bir sahada çalışma yapmıştır. 9 Nisan 2012'de Galatasaray'lı futbolcuların Fatih Terim'den Felipe Melo ve Albert Riera için af istemesi üzerine ertesi gün Felipe Melo ve Albert Riera Fatih Terim tarafından affedilmiştir. Bu iki oyuncu 10 Nisan tarihinde ise takımla birlikte çalşımalara başlamıştır. Felipe Melo 16 Nisan'da takıma döndüğü "Süper final" maçında Beşiktaş'a gol atmış ve takımı 2-0 galip gelmiştir. Bu golün asistini ise kavga ettiği Albert Riera yapmıştır. Süper Final'in 5. haftasında da Beşiktaş'a Türk Telekom Arena'da gol atan Melo, takımının 2-2 berabere kalmasına engel olamamıştır. Süper final'in son haftasında oynanan ve bir final niteliğinde olan Fenerbahçe maçında 90 dakika sahada kalan Melo, takımının berabere kalarak Galatasaray'ın 18. Süper Lig şampiyonluğunu ilan etmesinde en büyük pay sahiplerinden olmuştur. Melo bu Şampiyonluk'ta 12 gol ile katkıda bulunmuştur. Sezon sonuna kadar istikrarlı duruşuyla hem ofansif hem defansif katkılarıyla Galatasaray'ın şampiyon kadrosunda yer almıştır. Ayrıca takıma ilk katıldığında "bu adam çok kırmızı kart görür" diyenlere, cevaben Melo hiç kırmızı kart görmedi. Brezilyalı oyuncu sezonu 13 sarı kart ile tamamladı. 

2012-13 sezonu öncesinde adı birçok Brezilya ve İtalyan kulübüyle anılan Melo için Galatasaray'da teklif yapmış ancak ilk teklif kabul edilmemiştir. Bu gelişmelerin üzerine Michael Essien, John Obi Mikel ve Walter Gargano gibi isimlerin gündeme gelmesine rağmen Melo'yu tekrar kiralamak gündeme gelmiş ve 2012-2013 sezonunda tekrar Juventus'tan satın alma opsiyonuyla beraber kiralanmıştır. 10 Ağustos 2012 tarihinde Galatasaray'ın resmi sitesinden haber duyurulmuştur. Yapılan açıklamda; "Felipe Melo de Carvalho'nun Juventus Football Club S.A.'dan satın alma opsiyonlu olarak geçici transferi konusunda anlaşmaya varılmıştır. Oyuncuya 2012-13 sezonu için net 2.900.000 EURO sabit transfer ücreti ve maç başına 25.000 EUR ücret ödenecektir. Juventus Football Club S.A.'ya geçici transfer bedeli olarak 1.750.000 EURO ödenecek olup, Galatasaray'ın 30.4.2013 tarihine kadar bildirilmek kaydıyla 6.500.000 EURO bedelle oyuncuyu satın alma hakkı vardır." ifadelerine yer verilmiştir. Felipe Melo Galatasaray formasıyla ilk maçına Kasımpaşa SK maçıyla çıkmıştır. Melo Süper lig'in 2. haftasında ise Beşiktaş deplasmanında ilk 11'de başlamış fakat maçın ilk devresinde topu kendi ağlarına göndermiştir ancak Galatasaray maçı 3-3 beraberlikle tamamlamıştır. O sezon kariyerinde bir senenin ardından tekrar UEFA Şampiyonlar Ligi'nde mücadele eden Melo, ilk maçına ise Manchester United FC karşısında Old Trafford'da çıkmış, ancak takımı 1-0 mağlup olmuştur. Bu maçın ardından ise neredeyse tüm maçlarda forma şansı bulan ancak takım ile hazırlık kampı geçirmemesi nedeniyle tam performansını ortaya koyamayan Melo, Süper Lig'in 7.haftasında Eskişehirspor ile yapılan maçın ardından ise "Daha iyi şeyler yapabileceğimi biliyorum. Mesela takımın izin yaptığı günde izin yapmayıp çalışacağım ve hazır hale geleceğim" açıklamalarında bulunmuştur. Bu maçın ardından performansını yükseltmeye başlayan Melo, 24 Kasım 2012 tarihinde ise Elazığspor maçında Fernando Muslera'nın kırmızı kart görmesi üzerine 89. dakikada kaleye geçmiştir. Maçın 90. dakikasında Melo, penaltıyı kurtarmış ve takımının deplasmandan 0-1 galibiyetle ve 3 puanla dönmesini sağlamıştır. Melo, Türk Telekom Arena'da oynanan CFR Cluj maçında bir penaltı kaçırmış Galatasaray bu maçtan 1-1 beraberlikle ayrılmıştır. Galatasaray gruptaki ilk puanını bu maçta alırken, maçın ardından tüm grup maçlarını kazanan Galatasaray, Bu aşamadaki son maç olan SC Braga deplasmanında da Melo'nun asistiyle bir üst tura adını yazdırmıştır. Felipe Melo 2012-13 sezonunda Galatasaray formasıyla ilk golünü ise 6 Nisan 2013 günü Mersin İdman Yurdu ağlarına penaltıda