Родился 14 октября 1817 года, происходил из княжеского рода армянского происхождения с конца XVI века осевшего в Грузии в Лори и принявшего православие. Сын князя Ивана Автандиловича Меликова и княжны Марты (Майи) Амилбаровны Магаловой (Магалашвили). Обучение проходил в Тифлисской губернской гимназии.
15 октября 1835 года определился на гражданскую службу канцеляристом при главном управляющем Грузии.
В кампании 1837 года против горцев с апреля по август находился в походной канцелярии командира отдельного Кавказского корпуса барона Г. В. Розена и участвовал в экспедицию в Цебельду и в десанте на мыс Адлер. 6 декабря 1837 года перешёл на военную службу в чине прапорщика и был зачислен в кавалерию.
В кампанию 1839 года был в Дагестанском отряде генерала Е. А. Головина, участвовал во взятии Ахты (за отличие награждён орденом св. Станислава 3-й степени с мечам и бантом) и был на постройке Военно-Грузинской дороги. В 1840 году находясь в отряде князя И. М. Андроникова, участвовал во взятии и разрушении аула Тиба и в следующем году был в снова в отряде Головина. 8 мая 1841 года за отличие в бою с шайкой Шамиля у крепости Быграм-Бегляр произведён в поручики, за отличие в боях в Осетии награждён 8 августа 1842 года орденом св. Анны 3-й степени с мечами и бантом. В 1844 году за отличие против горцев был последовательно произведён в штабс-капитаны (21 апреля) и капитаны (29 августа) и исполнял дела Нахичеванского уездного начальника, а в следующем году командовал Тифлисской пешей дружиной грузинско-имеретинской милиции с которой участвовал в печально знаменитой Даргинской экспедиции, за отличие при взятии аула Дарго произведён 6 июля в майоры и 1 июня награждён орденом св. Георгия 4-й степени
В 1846 г. находился в отряде генерала И. М. Лабынцева, а затем сопровождал новобранцев Закавказского конно-мусульманского полка в Варшаву и обратно команду, выслужившую свои сроки. 26 ноября 1847 г. произведён в подполковники и 1 июля 1848 г. назначен командиром 1-го Грузинского пешего полка; 25 июня 1849 г. получил чин полковника; 18 сентября 1850 года назначен командующим левого фланга Лезгинской кордонной линии и 17 апреля 1852 года награждён орденом св. Анны 2-й степени с мечами.
В кампании 1853 года в Лезгинском отряде с 10 апреля по 5 ноября участвовал в штурме и разрушении аула Хитрахо. 31 мая 1853 года за отличие в прошедшей кампании получил орден св. Владимира 3-й степени.
Произведённый 17 июля 1853 года в генерал-майоры, с начала Крымской войны исполнял дела начальника Джаро-Белоканского округа и всей Лезгинской линии, 26 августа 1856 года был удостоен ордена св. Станислава 1-й степени. В 1857 году был командирован с особым поручением ко двору персидского шаха, а по возвращении в 1858 году был утверждён в должности начальника Лезгинской линии. В 1859 году был в отряде князя А. И. Барятинского при блокаде Гуниба и пленении Шамиля, после чего был 8 сентября произведён в генерал-лейтенанты и назначен временным командующим войсками в Прикаспийском крае и равнинном Дагестане; 18 мая 1861 г. награждён орденом св. Анны 1-й степени и 13 сентября того же года назначен генерал-адъютантом.
В 1863 году руководил подавлением волнений в Закатальском округе (19 апреля 1864 года получил орден св. Владимира 2-й степени) и в 1866 году — в Кайтаго-Табасаранском округе (17 апреля 1866 года награждён орденом Белого Орла).
30 августа 1869 года произведён в генералы от кавалерии; в июне 1870 года командовал экспедицией на Мангышлак, за успешное проведение которой 8 сентября 1871 года был награждён орденом св. Александра Невского (алмазные знаки к этому ордену пожалованы 19 февраля 1876 года); 17 марта 1874 года за отличное состояние дорог и воинских частей и труды по формированию и снаряжению Мангышлакского отряда, назначенного в поход против Хивинского ханства, удостоен особой благодарности его величества императора Александра II.
Во время русско-турецкой войны 1877—1878 гг. руководил подавлением восстания в Дагестанской области, лично командуя войсками, штурмом взял аул Согратль и 22 декабря 1877 года был награждён орденом св. Владимира 1-й степени с мечами; 10 января 1880 года назначен помощником главнокомандующего Кавказской армией и во время отсутствия великого князя Михаила Николаевича исполнял его обязанности.
1 января 1882 года назначен членом Государственного совета и 15 мая 1883 года пожалован в кавалеры ордена св. Андрея Первозванного.
21 мая 1882 года разрешено постоянно проживать в Тифлисе.
Скончался 22 февраля 1892 года в Тифлисе, похоронен у амвона церкви св. Давида на горе Мтацминда.
Был женат на княжне Александре Макаровне Орбелиани (1836—1914), которая погребена рядом с могилой своего супруга.
У них были дети: Михаил (1856—1894), Георгий (1858—1902), Софья (1859 — после 1882), Александр (1861 — после 1882), Пётр (1862—1934), генерал-майор, генерал для поручений при Варшавском генерал-губернаторе), Николай (1867—1924), Нина (1868—1951, фрейлина, замужем за генералом Г. А. Тумановым), Мария (1869—1924) и приёмный сын Иван (с правом на фамилию, 1855—1878).