Dzięki swoim osiągnięciom w lotnictwie testowym został członkiem międzynarodowego Towarzystwa Pilotów Doświadczalnych (ang. Society of Experimental Test Pilots). W roku 1999 otrzymał nagrodę imienia Ivana C. Kincheloe za pracę nad samolotem wysokościowym 281 Proteus. Własną konstrukcją Melvilla był samolot Long EZ, którym obleciał świat dookoła w roku 1997 razem z Dickiem Rutanem, bratem Burta. Kilka lat wcześniej Melvill uczestniczył również w testach Voyagera, ale nie pilotował go w czasie jego rekordowego lotu wokół kuli ziemskiej.
Melvill wniósł też duży wkład w budowę SpaceShipOne i WhiteKnightOne. Opracował system dokowania, który pozwalał na wspólny lot obu połączonych pojazdów. 21 czerwca 2004 roku pilotował SpaceShipOne podczas pierwszego lotu w przestrzeń kosmiczną. Wzniósł się na wysokość 100 kilometrów, a jego samolot rozwinął prędkość 3 Ma. Po udanym lądowaniu wręczono mu odznakę astronauty. Od prac nad North American X-15 w latach 60. XX wieku nikt nie otrzymał jej za lot samolotem kosmicznym.