Происходил из знатной семьи. Был воспитан грузинским царем Багратом III. По кончине католикоса-патриарха Симеона III, в 1010 году стал предстоятелем Грузинской Православной Церкви. Пользовался значительным влиянием при грузинском дворе при царях Баграте III, Георгии I и Баграте IV, будучи в то же время близким к Восточно-Римскому двору и поддерживая отношения с императорами Василием Болгаробойцей, Константином VIII и Романом Аргиром. Часто посещал Константинополь.
Однажды, когда католикос был в Царьграде в составе посольства возглавляемого грузинской царицей Мариам, он обратился к императору с просьбой о восстановлении Мцхетского патриаршего собора Светицховели. В этой связи при святом католикосе Мелхиседеке собор Светицховели был перестроен и принял те величественные пропорции, которые сохранялись на начало XXI века. В "Завещании Мелхиседека," где первосвятитель описывает свои патриаршеские труды, он перечисляет свои пожертвования Мцхетскому собору Светицховели: золотые, серебряные, мозаичные иконы, богослужебную утварь, рукописи (в т.ч. рукопись Жития Андрея Юродивого, подаренную католикосу его дядей), "монастыри и села." По просьбе католикоса-патриарха царь Баграт освободил принадлежавшие Светицховели деревни от податей, что было закреплено грамотой. Забота патриарха Мелхиседека о Светицховели также видна в том, что в "Завещании" им перечислены дары сделанные для собора царем Багратом и Восточно-Римскими императорами; здесь же отмечено что тбилисский эмир Али освободил Светицховели от уплаты налога на овец, лошадей и вино.
По указу католикоса Мелхиседека был также расширен и обновлен другой храм Мцхеты - Самтаврский Преображенский.
При католикосе-патриархе Мелхиседеке благодаря Грузинской Церкви Православие твёрже укреплялось в горах Кавказа. Свидетельством этому служат датируемые этим периодом храмы с грузинской эпиграфикой в Датуне (Дагестан) и Тхаба-Ерды (Ингушетия). Известна надпись Мелхиседека из церкви в Тхаба-Ерды: "Господи, возвеличь патриарха всего Востока Мелхиседека, аминь."
Католикос-патриарх Мелхиседек сошёл с предстоятельского престола в 1033 году. Вероятно скончался в том же году.
Память и почитание
В новейшее время особое внимание стало уделяться католикосу-патриарху Мелхиседеку I в связи с тем, что надпись в храме Пархали - старейший текст называющий Грузинского предстоятеля не только католикосом, но и "патриархом Картли и всего Востока," - была отнесена к времени его служения. Из-за этого некоторое время он считался первым Грузинским патриархом и первым предстоятелем объединённой Грузинской Церкви. Однако, к началу XXI века принятая датировка пархальской надписи на основе палеографии и отчасти лексико-грамматических характеристик была передвинута назад, и католикос-патриарх Мелхиседек I стал считаться третьим в ряду Грузинских патриархов.
Был причислен к лику святых Грузинской Православной Церковью 17 октября 2002 года.
