Né à Rouyn en 1942, André Melançon passe son enfance en Abitibi-Témiscamingue. Pendant et après ses études en psychologie à l’Université de Montréal, il travaille comme psycho-éducateur à Boscoville auprès de jeunes délinquants. En 1968, il entre au Conseil québécois pour la diffusion du cinéma et débute sa carrière de cinéaste pigiste en 1970 à l’Office National du Film du Canada. Au cours des quatre années suivantes, il y scénarise et réalise ses premiers films Des Armes et des hommes, documentaire-fiction, puis trois courtes fictions mettant en vedette des enfants : Les Oreilles mène l’enquête, Les Tacots et Le Violon de Gaston. Entre 1974 et 1984, il réalise pour le compte de différentes maisons de production un certain nombre de longs métrages (Les Vrais perdants (1977), Comme les six doigts de la main (1978), L’Espace d’un été (1980) ainsi qu’un grand nombre de courts métrages fiction ou documentaires dans les séries Observations I-II-III, La Parole aux enfants, ou Zigzags.
En 1984, il collabore avec les Productions La Fête à la collection des Contes pour Tous qui deviendra mondialement reconnue. Il réalise le premier film de la collection, La Guerre des tuques, qui remporte une quinzaine de prix à l’échelle internationale, la Bobine d’or pour le plus grand nombre d’entrées en salles au Canada en 1985, et devient un classique du cinéma québécois. Suivront les autres Contes Bach et Bottine (1986) (Prix UNICEF) et Fierro l’été des secrets (1988), (Grand prix de Giffoni). Ces deux derniers films ont également mérité de nombreux autres prix partout à travers le monde.
André Melançon signe aussi les longs métrages Le Lys cassé (1987), Rafales (1990) et Nénette (1991). Suivent plusieurs réalisations pour la télévision comme Le Prix des rêves (1994) et Le Boulard (1995). La série Cher Olivier, qu’il scénarise et réalise en 1997, remporte neuf Gémeaux cette année-là. En 1998, il réalise la série Ces enfants d’ailleurs – la suite, puis en 1999 il adapte et coréalise avec Martine Beaulne la célèbre pièce de théâtre de Michel Tremblay Albertine en cinq temps qui remporte plusieurs Gémeaux. Suivent ensuite une coréalisation avec Geneviève Lefebvre Le Ciel sur la tête (2000) puis la réalisation d’une nouvelle série dramatique de six épisodes d’une heure Asbestos (2001).
Au cours des dernières années il a réalisé les films documentaires Printemps fragiles (2005) et L’Âge de passion (2006), produits tous deux par Sherpas Films et l’ONF, ainsi que deux docu-fictions, Traverser la peur (2007) et La Cicatrice (2011, Alt Production).
Il a aussi, au cours des dernières années, adapté et mis en scène une pièce de théâtre tirée du roman de Romain Gary La promesse de l’aube, réalisé quelques documentaires. Daniel et les Superdogs, son dernier long métrage a remporté de prestigieux prix à l’international tels le Griffon d’or au Festival international de films jeunesse de Giffoni en Italie, Le Grand Prix au Festival de Sochi (Russie) et le Prix du Public à Zlin en République Tchèque. Il prépare actuellement son prochain long métrage, Le gang des hors-la-loi.