Kariyerine Brezilya takımları Flamengo, Cruzeirove Grêmio'da başladı. 2005 yılında İspanya'ya taşındı ve La Liga'da Mallorca, Racing Santanderve Almería forması giydi. Fiorentina'da geçirdiği bir yılın ardından 2009 yılında 25 milyon € karşılığında Juventus'a imza attı.Galatasaray'ın 18. Süper Lig şampiyonluğunu ilan etmesinde en büyük pay sahiplerinden olmuştur. Melo bu Şampiyonluk'ta 12 gol ile katkıda bulunmuştur. Sezon sonuna kadar istikrarlı duruşuyla hem ofansif hem defansif katkılarıyla Galatasaray'ın şampiyon kadrosunda yer almıştır.Felipe Melo Galatasaray'da dört sezon geçirdi, toplam 154 maç oynadı ve üçü Süper Lig şampiyonluğu olmak üzere sekiz kupa kazandı.Inter Milan ile Serie A'ya geri döndükten sonra 2017'de Palmeiras'a imza atarak Brezilya'ya geri döndü. Palmeiras ile 2018'de Campeonato Brasileiro Série A'yı, 2020 ve 2021'de Copa Libertadores'i kazandıktan sonra Fluminense'ye geçti ve 2023'te bu kupayı tekrar kazandı.Felipe Melo 2009-2010 yılları arasında Brezilya forması giymiş, 22 kez millî olmuş ve iki gol atmıştır. Millî takımın 2009 FIFA Konfederasyonlar Kupası'nı kazanan ve 2010 FIFA Dünya Kupası'nda çeyrek finale yükselen kadrosunda yer aldı.