Formé par des stages d'art dramatique à Caen et Paris, Gilbert Melki commence sa carrière sur les planches. Au cinéma, il fait ses premiers pas en 1992 sous la direction de Claude Chabrol, qui lui confie un petit rôle dans Betty. Son premier rôle d'importance intervient en 1997 avec La Vérité si je mens ! de Thomas Gilou, énorme succès public dans lequel il incarne avec verve Patrick Abitbol, un homme d'affaires du Sentier.Sous la direction de Fabien Onteniente, il tourne ensuite Grève-party, une nouvelle comédie, mais n'éhiste pas à se mettre en danger, en témoignent ses compositions de mauvais flic dans Taule (2000) ou de dealer déjanté dans Les Morsures de l'aube d'Antoine de Caunes (2000).Après avoir joué l'amant de Nathalie Baye dans Vénus beauté (institut) de Tonie Marshall puis celui de Karin Viard dans Reines d'un jour de Marion Vernoux, Gilbert Melki retrouve Thomas Gilou pour Chili con carne et La Vérite si je mens ! 2, qui remporte un nouveau triomphe en salles.Changeant de registre avec bonheur, Gilbert Melki s'illustre en 2001 dans l'ambitieuse trilogie amoureuse de Lucas Belvaux, jouant successivement dans Cavale, Un couple épatant et, avec un rôle plus important, Après la vie. Après avoir notamment été l'ennemi de Daniel Auteuil dans le film d'aventure Rencontre avec le dragon, il côtoie en 2004 Gérard Depardieu et Catherine Deneuve dans Les Temps qui changent, sous la direction d'André Techiné.
