Na época, o Brasil se entusiasmava com as grandes descobertas de minério na Amazônia e o governo Juscelino Kubitschek incentivava a formação de geólogos, então considerados a redenção do País. Como se interessava muito pelo estudo da terra desde o científico (antigo Ensino Médio), Melfi resolveu ingressar no recém-criado curso de Geologia da USP. Sua idéia inicial era se formar e ser pesquisador de campo, ir à Amazônia. No entanto, acabou trilhando outros caminhos. "A minha namorada não queria ir para lá. Então eu acabei indo para Campinas, trabalhar no Instituto Agronômico (IAC), que era outra coisa de que eu gostava", revela.

Depois de três anos trabalhando no interior, Melfi voltou a São Paulo em 1964 para ser professor do Departamento de Geologia da Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras da USP, que congregava diversas áreas do conhecimento. Alguns anos depois, seria criado o Instituto de Geociências (IGc), do qual Melfi se tornaria vice-diretor. Em seguida, foi selecionado para ser diretor do recém-criado Instituto de Astronomia e Geofísica, cargo que ocuparia por duas gestões.

Em 1994, o docente foi convidado pelo então reitor Flávio Fava de Moraes a assumir a Pró-Reitoria de Pós-Graduação. Para ele, o destaque de sua gestão foram os programas de apoio aos cursos que estavam mal avaliados pela Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Capes). No entanto, ele acredita que os critérios de avaliação da Capes ainda dão muito valor ao número de publicações, em detrimento da qualidade do ensino e da pesquisa em si. "Como falam sempre, o Einstein fez um trabalho na vida dele, só que foi o trabalho. E tem outras pessoas que fazem milhares de trabalhos e que não trazem grande contribuição, desenvolvimento. É uma avaliação que, a meu ver, ainda tem algumas falhas, mas acaba dando uma motivação muito grande para que os cursos tenham resultados cada vez melhores", opina.