Окончил Центральную школу военного собаководства молодым человеком, когда школой руководил еще З. Н. Евтушенко, и почти сразу же был направлен на Кавказ в качестве начальника Душетской школы собаководства.
От Центральной школы он оторвался надолго, но с собачьим фронтом все время держал тесную связь, набирая богатейший опыт работы как с людьми, так и с военными собаками.
Вернулся Петр Ильич в ЦШВС уже в звании майора в первые дни Великой Отечественной войны. Пришел тихо, скромно и так же тихо и скромно стал изо дня в день выполнять самые разнообразные поручения командования школы, каких в те горячие дни было больше чем достаточно.
Первое время его чаще всего приходилось видеть с маленьким чемоданчиком, где в величайшем порядке лежал тот… ассортимент, с которым привыкает обходиться боевой командир. Здесь не было ничего лишнего, только все самое необходимое.
П. И. Мельниченко ездил инспектировать родную Душетскую школу, затем в Ульяновск, ездил в условиях мобилизационного периода и в сутолоках пересадок на узловых станциях, под стук колес товарного экспресса находил время… писать стихи. При многочисленных формальных недостатках его стихи были насыщены глубоким чувством любви к Родине, к Красной армии, к народу.
В трудные дни середины октября 1941 г., когда враг рвался к Москве, П. И. Мельниченко получил задание сопровождать отряд на фронт, к городу Можайску. К поездке он был готов буквально в 10 мин. и, перекинув через плечо автомат, с неизменным чемоданчиком в руке спокойно отправился выполнять очередное поручение, из которого мог никогда не вернуться.
Это был кадровый офицер, любивший военную форму и умевший ее красиво носить.
Заботы Петра Ильича не ограничивались только формой одежды. Это был глубоко содержательный офицер, командир, которого нельзя было обмануть только одной внешней подтянутостью. Долгий опыт общения с подчиненными выработал у него искусство разглядывать человека по одной фразе или жесту и одним-двумя словами исчерпывающе определять его сущность.
Но, определив в лодыри или симулянты того или иного курсанта, Петр Ильич не ставил на нем штамп как на давно уже решенной задаче. Этому противилась вся его натура педагога «божей милостью». С упорством и настойчивостью педагога, понимающего, что человека нужно растить, начинал «обрабатывать» лодыря или симулянта, интуитивно применяя приемы, которым позавидовал бы педагог с многолетним стажем.
Результат, как правило, был положительным, и много людей, прошедших его школу, вспоминали его отеческое отношение с любовью и благодарностью.
До отказа занятый сложной работой, Петр Ильич не мог уснуть, не прочитав хотя бы несколько страничек из той или иной литературной «новинки». Его выступления перед людьми всегда были глубоки и содержательны, интересны и поучительны.
Еще многие качества офицера-командира можно было бы перечислять. И неслучайно при рассмотрении кандидатов на должность командира 1-го отдельного полка специальных служб именно Петр Ильич Мельниченко был утвержден, как будто бы он для этого родился. И именно в этой должности он раскрылся как состоявшийся командир.
Полк, который был им сформирован, в боевых операциях выполнял разнообразные и ответственные задачи в интересах 10-й армии. Надо отметить, и это подчеркивают вышестоящие командиры в своих отзывах, что личный состав полка, выполняя поставленные задачи, действовал с большим напряжением, четко и умело.
Имея в полку несколько хорошо поставленных служб военного собаководства, командир полка лично и совместно с командирами подразделений заботился, чтобы «живая техника» была всегда готова к выполнению специальной работы для военных собак. А таких служб в полку было несколько: подразделения ездово-санитарной службы, подразделения собак-миноискателей, подразделения собак связи, подразделения собак сторожевой службы.
Как командир, офицер-собаковод с большим практическим опытом в военном собаководстве П. И. Мельниченко личным примером воодушевлял подчиненных на выполнение возложенных задач. Так, личный состав в перерыве между боями по примеру своего командира полка занимался усовершенствованием боевой подготовки, готовил собак по службам на пополнение взамен убывших.
Но из всего личного состава полка наиболее эффективных результатов добились подразделения ездово-санитарной службы, ее упряжки вывозили с поля боя до 90% тяжело раненых. Офицеры и вожатые этих подразделений показывали образцы мужества, бесстрашия и самоотверженности при выполнении своего воинского долга.
Хорошую подготовку, умение работать с собаками-миноискателями в боевых условиях показал личный состав минно-розыскной службы. С поставленными задачами тренировки быстроты и тщательности исполнения они успешно справлялись.
Подразделения собак связи обеспечивали дублирующую связь стрелковым частям и порой являлись единственным средством связи в звене «полк — батальон».
В результате высокой бдительности личного состава и хорошей работы сторожевых собак противник был вынужден прекратить попытки проникнуть за передний край нашей обороны на том участке фронта, где действовали наши военные собаки.
Полк под командованием полковника П. И. Мельниченко за период с 1943 по 1945 гг. добился следующих результатов: вывезено раненых с поля боя около 60 000 человек; перевезено груза около 123 5000 т; доставлено около 86 000 боевых донесений; найдено и обезврежено около 65 000 различных взрывчатых устройств; обезврежено 362 минных поля; разминировано 515 зданий; уничтожено 695 единиц живой силы противника и т. д.
Около 900 военнослужащих полка награждены правительственными наградами Советского Союза, некоторые из них — по несколько раз.
За образцовое выполнение заданий командования в боях с немецкими захватчиками, овладение городом Рига и проявленную при этом доблесть и мужество вверенный полковнику Мельниченко Петру Ильичу 1-й отдельный полк специальных служб награжден орденом Красной Звезды.