Contacté en 1950 par Jean Cocteau pour réaliser Les Enfants terribles, cinq ans plus tard, il acheta les Studios Jenner où il tourna les intérieurs de ses films pendant une dizaine d'années. Mais c’est avec son cycle policier qu’il apporta l’essentiel. Ayant parfaitement assimilé les leçons des Américains, tout en restant français, de Bob le flambeur (1956) à Un Flic (1972), progressivement l’érotisme s’effaça au profit d’un monde glacé où règnent la corruption et le meurtre que réchauffe à peine une amitié virile héritée également du cinéma américain comme dans Le Doulos (1962).
Par sa perfection, le cinéma de Melville en devint presque abstrait. L’enjeu, l’argent le plus souvent, n’a pas plus de consistance que le Graal pour les chevaliers de la Table ronde. Tout est dans l’intrigue ourdie qui repose davantage sur un jeu cérébral que sur un engagement physique. Films peu bavards et très épurés que vient ponctuer le bruit sec d’un calibre. Malgré sa relative courte filmographie, il s'imposa comme un maître du film noir, en lui donnant ses lettres de noblesse.Son œuvre a influencé plusieurs générations de cinéastes et continue à le faire.
Pour mémoire, on lui doit, L’aîné des Ferchaux, Le Deuxième souffle, Le Samouraï, L’Armées des ombres ou encore Le Cercle rouge.
Mégalomane notoire, il est aussi connu pour ses comportements qui lui attirèrent la colère de plus d’un acteur.
Peu après l’échec de son dernier film, Un Flic (1972), il mourut d’une attaque cérébrale.
Jean-Pierre Melville fut inhumé au cimetière de Pantin dans la sépulture familiale.