Павел Иванович Мельников родился 6 ноября 1818 года в Нижнем Новгороде в семье Ивана Ивановича Мельникова и его жены Анны Павловны в доме своего деда по матери надворного советника Павла Петровича Сергеева, в честь которого и нарекли первенца. Род Мельниковых принадлежал к старинному дворянству, но он не был ни знатным, ни богатым. Ни отец, ни дед будущего писателя не извлекли из службы каких-либо особых материальных выгод и потому не могли дать своим детям того начального образования и воспитания, которое получали многие дети людей их круга, их сословия. До десяти лет П.Мельников обучался дома, и тут особую роль в его развитии сыграла мать, Анна Павловна, привившая сыну любовь к чтению, любовь к литературе и истории. Десятилетний мальчик переписывал в тетради стихи Пушкина, Жуковского, Дельвига, Баратынского. 

В 1829 году Павел Мельников поступил в Нижегородскую гимназию, которую успешно окончил в 1834 году. В июле 1834 года Мельников в числе других двенадцати человек успешно сдал выпускные экзамены и получил аттестат из рук самого принца Ольденбургского, прибывшего на торжественный акт в Нижегородскую гимназию. Однако в Московский университет родители своего первенца не отпустили, и он в компании трех своих товарищей и учителя русской словесности отправился по Волге в Казань. 

Мельников, сдав успешно вступительные экзамены, поступил на словесный факультет Казанского университета, ректором которого был Н.И.Лобачевский. 18 июня 1837 года в Казанском университете состоялся очередной выпуск. Курс русской словесности насчитывал всего четырнадцать человек, и среди наиболее успешно сдавших выпускные экзамены оказался Павел Иванович Мельников. На торжественный акт приехал великий князь Александр Николаевич, путешествовавший тогда по России. В свите наследника находился В.А.Жуковский. Знаменитый поэт подошел к выпускникам-словесникам и стал расспрашивать, кто чем намеревается заниматься в дальнейшем.

В год окончания университета Мельников лишится отца, а мать его умерла еще в 1835 году. Но теперь судьба улыбнулась ему. В университет П.Мельников поступал своекоштным студентом, что давало ему в дальнейшем право выбрать поприще по собственному усмотрению, однако со второго курса (в связи с затруднительным материальным положением) он был переведен на казенный кошт, а казеннокоштным студентам, согласно существовавшим тогда порядкам, после окончания университета предстояло несколько лет прослужить "по учебному ведомству". Обычно их отправляли учительствовать в самые отдаленные или глухие места. Но П. Мельникова, как окончившего курс наук с отличием, оставили при университете на год с тем, чтобы он подготовился к заграничной поездке для пополнения своих знаний. В дальнейшем он должен был вернуться в университет и занять место на кафедре славянских наречий. Перед девятнадцатилетним Павлом открывался прямой путь к профессорству.

Но судьба распорядилась иначе: вместо поездки на запад он отправляется на восток. Как-то на одной из вечеринок он излишне "погорячился", дело дошло до начальства, и в результате Мельникова отправляют в Пермь учителем истории и статистики в местную гимназию, а это означало, что ученая карьера рухнула.

Через год ему удалось перевестись на ту же должность в Нижний Новгород, где у него были и родственники, и знакомые, что как-то облегчало его положение, но не изменило его судьбы. Мельникова педагогическая работа удовлетворяла мало, а энергии у него было много, и он, попав в Пермь, бросается изучать новый для себя край, его народ. 

Собранные за год пребывания в Перми сведения и накопленные впечатления позволят Мельникову уже в 1839 году опубликовать в "Отечественных записках" главы своих "Дорожных записок на пути из Тамбовской губернии в Сибирь". Так началась литературная деятельность П.И.Мельникова. В течение последующих трех лет он печатает в "Отечественных записках", "Литературной газете" и "Москвитянине" целый ряд статей исторического, краеведческого и статистического характера. Одновременно он начнет пробовать себя и в области изящной словесности. Он задумает написать большой роман о жизни губернских и уездных городов разных разрядов. В то время шел в литературе горячий спор между романтиками и реалистами, и П.Мельников безоговорочно встал на позиции реалистов. В своем будущем романе он намеревался высмеять провинциальных поклонников Марлинского и написать реалистическую картину провинциальной русской действительности. 

В 1840 году на страницах "Литературной газеты" появляются его стихотворение "Великий художник" и два рассказа о неком Елпидифоре Перфильевиче, которые, по существу, были отрывками из задуманного им романа. Сам Мельников был довольно строгим судьей собственного таланта. Так, но признается брату, служившему на Кавказе и где-то доставшему номер "Литературной газеты": "Никогда не прощу себе, что я напечатал такую гадость... Я еще мало знаю людей, чтобы писать повести, я даю тебе и себе честное слово не писать ни стихов, ни прозы до тех пор, пока не узнаю жизнь получше". Он свое слово сдержал, обет литературного молчания затянулся на двенадцать лет: следующее его беллетристическое произведение (рассказ "Красильниковы") появилось лишь в 1852 году. 

За годы "молчания" Павел Мельников сделал неплохую карьеру и его современникам могло показаться, будто он бросил литературу во имя карьеры. Его рвение в работе было не чиновничьим, а научным, порой, чтобы приобрести какой-нибудь важный документ или старую книгу о расколе, П.И.Мельникову приходилось тратить собственные деньги; порой он проникал в такие углы, какие не предполагала ни одна его служебная командировка. А сколько времени он провел в архивах, дотошно изучая старину!

По приезде в 1839 году в Нижний Новгород Мельников сблизился с директором Нижегородской ярмарки графом Д.Н.Толстым, который, по словам П.Мельникова, обратил его деятельность на изучение русской истории, древностей и русских расколов...

В частности, Мельников в одной из купчих обнаружил, что полное имя знаменитого Козьмы Минина - Козьма Захарыч Минин-Сухорук, о чем он и напечатал статью в 1842 году в "Отечественных записках". А его материалы, посланные в Археографическую комиссию обратили на себя внимание министра просвещения графа С.С.Уварова, и 8 апреля 1841 года, минуя представление попечителя учебного округа, Мельникова утвердили в звании корреспондента Археографической комиссии. В 1845 году он принял на себя редакцию неофициальной части "Губернских ведомостей" и со следующего года оставил преподавание в гимназии. Почти все материалы для газеты Мельников писал сам, и хотя "Ведомости" отнимали у него очень много времени, он не переставал работать в архивах, изучать древности и все, что связано с расколом. Деятельность его не осталась незамеченной, и в 1850 году его зачисляют на службу в министерство внутренних дел, чиновником особых поручений. Хотя Павел Иванович по-прежнему живет в Нижнем Новгороде, но теперь он в качестве чиновника особых поручений ревизует городские учреждения, что дает ему возможность изучить быт купцов и мещан.

В 1849 году в Нижний Новгород приехал на жительство В.И.Даль, прежде Мельников был только знаком с ним, теперь же они близко сошлись. Конечно, не легко было на четвертом десятке лет вновь браться за перо и вновь выступать на писательском поприще, однако Владимир Иванович сумел подвигнуть на такой шаг чиновника особых поручений Павла Мельникова, и тот в 1851 году написал рассказ "Красильниковы", а получив одобрение Даля, отослал его М.П.Погодину в "Москвитянин". В восьмом номере за 1852 год "Красильниковы" были опубликованы. Рассказ был замечен.

"Давно мы не читали в русской литературе, - писал "Современник", - ничего, что бы подействовало на нас так глубоко, что бы поразило нас такою простотою и верностью изображения, таким отсутствием всякой искусственности, как превосходная повесть под заглавием "Красильниковы", помещенная в 8 книжке "Москвитянина" и подписанная Андреем Печерским. Повесть эта обличает в авторе, имя которого мы встречаем в первый раз в печати (если только оно не псевдоним), тонкую и умную наблюдательность и при этом большое умение владеть языком..."

Действительно, это был псевдоним. П.И.Мельников жил в Нижнем Новгороде на Печерской улице, придумал он псевдоним этот еще в 1850 году, когда печатал в "Губернских ведомостях" статью "Концерты на Нижегородском театре", правда, тогда он подписался "П.Печерский", в литературу же он вошел как "Андрей Печерский".

В 1857 году в "Русском вестнике" один за другим печатаются его рассказы: "Старые годы", "Дедушка Поликарп", "Поярков", "Медвежий угол", "Непременный". В это время Добролюбов ставит Печерского рядом с Щедриным, а статьи Чернышевского и Добролюбова о "Губернских очерках" позволяют судить о том, как высоко они оценивали творчество последнего. 

С 1859 года Мельников-Печерский становится редактором газеты "Русский дневник", правда, издательское дело доставляло ему одни неприятности: с одной стороны - подписчиков оказалось немного, и газета приносила одни убытки; с другой - благоволивший  к Мельникову министр внутренних дел Ланской поставил вопрос прямо: или газета, или служба. Не имея достаточных средств к жизни Мельников с 5 июля 1859 года прекратил выпуск газеты. К тому же в начале года цензура запретила сборник его рассказов, хотя все они по отдельности были опубликованы в периодической печати.

В "Русском дневнике" Мельников-Печерский успел напечатать рассказ "На станции", несколько передовых статей и семь "фельетонов" о "Зоузольцах". В какой-то мере "Зоузольцы" окажутся неким прообразом его будущего романа "В лесах". После закрытия "Русского дневника" Мельников-Печерский активно сотрудничает в газете "Северная пчела", в которой он напечатал немало статей, в том числе статью о пьесе Островского "Гроза", рассказы "У Макарья", "В Чудове" и пять "Писем о расколе". С 1863 года Мельников-Печерский вновь возобновляет свои отношения с "Русским вестником" и с 1863 года по 1869 год опубликовал в нем целый ряд материалов о расколе ("Старообрядческие архиереи", "Исторические очерки поповщины", "Счисление раскольников", "Тайны секты", "Белые голуби").

С началом реформ прекратились гонения на раскольников. Теперь раскол как государственная проблема Мельникова перестал интересовать, хотя он по-прежнему интересуется и расколом, и раскольниками, но то уже интерес не чиновника, а историка и писателя. В 1864-1865 годах Мельников работает редактором внутреннего отдела газеты министерства внутренних дел "Северной почты". В апреле 1864 года он был произведен в действительные статские советники, а в августе 1866 года вышел в отставку и переехал в Москву. В следующем году в "Русском вестнике" опубликовал историческую повесть "Княжна Тараканова и принцесса Владимирская". Отныне он живет только литературным трудом. В 1868 году Мельников-Печерский приступил к работе над романом "В лесах". 

Теперь Мельников зимой обычно живет и работает в Москве, а летом - в небольшом имении жены, в Ляхове, расположенном верстах в восьми от Нижнего Новгорода. В 1874 году роман "В лесах" был закончен. Новое произведение заставило заговорить об Андрее Печерском как о первоклассном беллетристе, а сам писатель сразу же принимается за новый труд - роман "На горах", работа над которым займет пять лет. Заканчивал свое последнее произведение Мельников-Печерский, будучи уже очень тяжело больным человеком. Не в состоянии сам писать - он диктовал жене. В 1881 году Павел Иванович переезжает на постоянное жительство в родной Нижний Новгород, и там, в доме на Петропавловской улице, 1 февраля 1883 года он и скончался. Похоронили его на кладбище при женском Крестовоздвиженском монастыре.