Im Jahr 1938 wurden die Gemeinden Melchendorf und Hochheim in die Stadt Erfurt eingegliedert. Gispersleben, Marbach, Bindersleben, Schmira, Bischleben, Rhoda, Möbisburg und Dittelstedt wurden 1950 eingemeindet. Das so entstandene Stadtgebiet blieb in den äußeren Grenzen bis in das Jahr 1994 weitestgehend erhalten.
Im Ergebnis der Gebietsreform im Jahr 1994 wurden weitere Dörfer in die Stadt Erfurt eingegliedert.
Melchendorf hat heute ca. 11.000 Einwohner auf einer Fläche von 5,63 km².
Melchendorf erstreckt sich langgezogen an der Straße von Erfurt nach Kranichfeld etwa fünf Kilometer vom Stadtzentrum entfernt. Südlich von Melchendorf liegt der Steigerwald und nördlich das ebene Thüringer Becken sowie die Dörfer Dittelstedt, Urbich und Niedernissa. Westlich schließt sich das Gründerzeitquartier Daberstedt und östlich der Wohnvorort Windischholzhausen an. Zu beiden besteht eine lückenlose Bebauung.
Aus der alten Melchendorfer Flur wurden drei Stadtteile gebildet: Melchendorf mit 10.550 Einwohnern und einer Fläche von 5,64 km², Herrenberg mit 7.701 Einwohnern auf 1,69 km² und der Wiesenhügel mit 5.670 Einwohnern auf nur 0,45 km². Die beiden letztgenannten sind Plattenbaugebiete, die in den 1970er- und 1980er-Jahren entstanden und seitdem eigene Stadtteile bilden.
Das Zentrum von Melchendorf befindet sich an der Dorfkirche St. Nikolaus mit dem zugehörigen Pfarrhaus, wo die Kranichfelder- in die Haarbergstraße übergeht. Der Ortskern von Melchendorf erstreckt sich vor allem südlich der katholischen Kirche (also südlich des Übergangs der Haarbergstraße zur Kranichfelder Straße). Hier befindet sich der Schulzenweg mit den ältesten Häusern (17. und 18. Jh.). Südlich davon sind fünf weitere Straßen und Gassen und danach ist ein steiler Aufstieg zum „Drosselberg“
Zwischen Melchendorf und Windischholzhausen befindet sich ein größeres Gewerbegebiet (hervorgegangen nach 1990 aus den Werken des Kombinats Mikroelektronik Erfurt). Außerdem befinden sich entlang der Kranichfelder Straße Bürohäuser verschiedener Dienstleister.
Melchendorf liegt an der L1052, die von Erfurt nach Kranichfeld und zur A 4, Anschlussstelle Erfurt-Ost führt. Parallel zur Kranichfelder Straße verläuft die Straße Am Herrenberg, die als Umgehungsstraße fungiert. Im Osten von Melchendorf beginnt außerdem die Erfurter Osttangente, eine Schnellstraße, die bis zur A 71 im Norden der Stadt führt.
An den ÖPNV ist Melchendorf über die Stadtbahnlinien 2 und 3 angebunden.
Im Jahr 2024 fanden unter anderen die Ortsteilratswahlen statt. Hier wurde ein neuer Ortsteilrat, bestehend aus 9 Mitgliedern gewählt. Die neue Ortsteilbürgermeisterin ist Frau Anne-Kathrin Wolff-Hölbe.
