Николай Мельниченко женат вторым браком. С первой женой Лилией они познакомились еще в когда учились в школе. От этого брака Николай имеет дочь Лесю (родилась в 1997 году).

8 декабря 2012 года Мельниченко женился второй раз. Его избранницей стала телеведущая Наталья Розинская.