В 40-х годах им был накоплен значительный материал по расколу. Неисчерпаемая энергия и любознательность, присущие Мельникову, сказались в его изучении различных форм старообрядчества. Он собирал рукописные и старопечатные книги, раскольничьи легенды, предания, духовные стихи и песнопения. Поиски привели его в среду раскольников-книготорговцев, начетчиков и «хранителей древних устоев». В статьях этого периода он отмечает заслуги староверов в сбережении национальных культурных ценностей — рукописей, икон, старинной утвари; но у него складывается отрицательное отношение к расколу как «невежественному изуверству» [Еремин, 1976, с. 21]. Мельников становится одним из выдающихся знатоков раскола, и с 1847 года — сначала в должности чиновника особых поручений при нижегородском губернаторе, а затем при Министерстве внутренних дел — он занимается почти исключительно делами старообрядцев. По долгу службы он обязан знать и официальную церковную литературу, и догматику раскола, секты, их историю, традиции. Догматическое соблюдение завещанных прадедами традиций отгораживало значительный процент населения страны от элементарных достижений цивилизации и культуры. Мельников неоднократно видел в быту действие суровых и бесчеловечных установлений, вплоть до отказа от врачебной помощи, от употребления картофеля, чая и тому подобное вследствие убеждения в их «дьявольском» происхождении. (В его библиотеке имеется несколько вариантов раскольничьих легенд о происхождении картофеля и табака).Он считает старообрядчество как общественное явление плодом невежества. До сих пор его общественная позиция — позиция просветителя — отвечала его пониманию патриотизма. С позиций просветителя он видит в расколе тормоз в историческом духовном развитии народа и препятствие для института государственности. «По его тогдашнему искреннему убеждению высшие интересы государства совпадали с интересами народа, и именно их должна была защищать административная власть». В начале чиновничьей карьеры государственная служба для Мельникова — не только средство к существованию, но один из путей выполнения патриотического долга. Позднее горький опыт чиновничьей службы развеял многие его иллюзии, но в начале 50-х годов он усердно и инициативно выполнял административные поручения: ревизии, запечатывание часовен, молелен, конфискацию предметов культа. Раскольники имели опыт в «умягчении» начальства, но не знали, как подступиться к Мельникову. Имя Мельникова становится известно в Поволжье и на Урале. Ропот раскольников выливается в привычные для них фольклорные формы. «Гонитель» раскола становится «героем» раскольничьего фольклора. О нем слагаются песни: «Навуходоносор Павел Иванович ... едет в лодочке в 32 весла и правит церемонью генеральскую» [Власова, 1982, с. 121].
Легенды о нем проникают на страницы газет и журналов. Они изображают Мельникова человеком суровым, непреклонным и точным исполнителем государственных заданий. Он увозит иконы, свалив их на воз, как дрова, и ставит печати на лики святых. Он увез из Шарпанского скита икону Казанской божией матери, считавшуюся чудотворной, за это ослеп, а икона исчезла; поехал в другой раз— скит стал невидим; в третий раз — икона приросла к стене и не поддавалась под топорами. По другой версии, он раскаялся и прозрел, но дьявол совратил его и заставил вернуться за иконой. Когда Мельников вошел в молельню, «загремел гром, лики святых на иконах потемнели, а сам он и все его воинство пали ниц»; заключив союз с дьяволом, он видит сквозь стены. Существовал плач иноческий и девический о разорении Шарпанского скита. А. П. Мельников, сын писателя, специально объехал в 90-х годах скиты Поволжья, записывал фольклор про отца; часть материала он сообщил в печати.
В конце 50-х годов взгляды Мельникова существенно изменились. В 1855 году в «Отчете о состоянии раскола в Нижегородской губернии» он показал, что раскол выгоден власть имущим, получающим с раскольников немалую мзду. «Сквозь официальную фразеологию этого документа явственно проступает мысль Мельникова - просветителя о том, что раскол — это одно из тяжких зол народной жизни. Развивая эту мысль, он смело (нельзя забывать, что «Отчет» составлялся в последние годы царствования Николая I) высказал соображения и выводы большой обличительной силы». Позже, в полемике с «Современником», объясняя смысл своих «Писем о расколе», Мельников заявил: «Раскольники не заключали и не заключают в себе ничего опасного для государства и общественного благоустройства; 200-летнее преследование их и ограничение в гражданских правах, поэтому было совершенно излишне и даже вредно, и раскольники вполне заслуживают того, чтобы пользоваться всеми гражданскими правами».
В 1856—1858 годах Мельников выступил в рядах передовых писателей, опубликовав сразу несколько произведений: «Дедушка Поликарп», «Поярков», «Старые годы», «Медвежий угол», «Непременный», «Именинный пирог». Чернышевский поставил его рядом с Щедриным, опубликовавшим в 1856 году «Губернские очерки». Критики передовых журналов дали самую высокую оценку его произведениям.
В 1858 году Мельников задумал издавать газету, которая была бы демократическим рупором «о нуждах народных».Газета начала выходить с 1859 года. В ней во всей полноте сказались интересы самого редактора в области истории, этнографии и устной поэзии. В № 12 помещена статья «государственного крестьянина Спиридона Михайлова о русских свадебных обычаях Козьмодемьянского уезда Казанской губернии». В заметке от редакции сообщалось «о замечательной личности её автора», чувашенина по национальности, пять лет состоявшего членом-сотрудником Русского Географического Общества. В статью включены свадебные песни, приговоры дружки, описан девичник, обычай «смотреть ложки» у жениха и тому подобное.
В трех номерах (31, 37, 85) описаны народные поверья Ардатовского уезда Симбирской и Владимирской губерний, волочебники Витебской губернии (приводятся волочебные песни,записанные Г. П. Сементковским, — № 101),песня нищих и закликанье весны (№ 45, 98), празднование Ярилы в Нижнем Новгороде, «на Гребешке, что против ярмарки на бугре» (Нижегородская хроника — № 120). В газете много этнографических очерков о жизни разных народностей — чувашей (№ 14),мордвы (№ 20), киргизов (№ 14, 92, 111), литовских крестьян (№ И, 32), эстов (№ 65); об обычаях отдельных сел (№ 34, 35, 65) и т. п. В нескольких номерах публиковались пугачевско-разинские материалы по данным архивов и изустным преданиям «от наших старичков-старожилов, из которых многие еще помнят дела Пугача», о его сподвижниках (предводитель отряда чувашенин Енгалыч — № 31, 32).
В условиях общественного подъема 60-х годов газета, игнорировавшая насущные проблемы дня, не могла иметь успеха у читателей и прекратилась через полгода. В программе газеты, характере публикуемого в ней материала сказались слабые стороны общественно-политических взглядов ее редактора. Ряд материалов, предназначенных к публикации, остался ненапечатанным; в приложениях к письмам, адресованным редактору, также встречаются записи фольклора.
В середине 60-х годов Мельников продолжает занятия историей, этнографией и фольклором, подготовив одну из значительных своих работ — «Очерки мордвы». В ней были объединены материалы, собранные из устных, рукописных и книжных источников. Писатель показал трагическую историю колонизации мордовского населения Поволжья и дал обстоятельную характеристику верований, обрядов, празднеств. Автор выступает как объективный исследователь и нередко первооткрыватель различных видов устной поэзии мордвы. Приводятся тексты эпических и обрядовых песен, исторические и топонимические предания, сказания о создании мира, происхождении гори лесов, о сотворении человека и т. д., цитируются молитвенные обращения к богам, даны детальные описания празднеств. К сожалению, устные источники охарактеризованы скупо: «Записано в селе Томылове Сенгилеевского уезда Симбирской губернии» или «Записано в селе Сарлеях Нижегородского уезда. То же рассказывает старик-мордвин в селе Кержеминах Ардатовского уезда». Однако если учесть, что приводимые сведения относятся к 40-м годам можно считать, что по научным требованиям того времени это достаточно полные и точные паспортные данные. Описывая календарные праздники и обряды мордвы, писатель сравнивает их с русскими того же цикла. В троицких песнях отмечено сходство с нашими «семиковыми», то же — в колядках и овсеневых песнях. Слово «таусень», по мнению Мельникова, мордовского происхождения: «Русский таусень едва ли не старинный мордовский обряд, перешедший к русским. По крайней мере, он справляется только в тех местностях Великой Руси, где издревле обитала мордва» [Власова, 1982, с. 124].
Исследователи справедливо считают Мельникова «одним из пионеров в собирании и изучении фольклора народов Поволжья».Сам он с полным основанием мог сказать о себе, что изучал быт народа и его поэзию, «лежа у мужика на полатях, а не сидя в бархатных креслах в кабинете».
В 70-х годах, работая над созданием дилогии «В лесах» и «На горах», писатель охватывает громадный и разнообразный фольклорно-этнографический материал. Показательно, что он при этом ощущает недостаточность своих знаний:«Поздно начал, а раньше начинать было нельзя, надобно было прежде поучиться. И вот теперь, после тридцатилетнего изучения быта и верованийрусского народа, приближаясь к склону дней, одно только могу сказать: „Мало, очень мало знаю"» [Мещеряков, 1977, с.12].
В устном творчестве и языке народа писатель видел отражение исторической жизни и судеб всего населения России. Он горячо призывал к бережному собиранию его: «В поверьях, преданьях, в сказках, в былинах, в заклинаньях и заговорах, в обрядах, приуроченных к известным дням и праздникам, сохраняются еще те немногие останки старины отдаленной, но исчезают с каждым годом. (...) Надо ловить время, надо собирать дорогие обломки, пока это еще возможно. Не одни предания, не одни поверья на наших глазах исчезают. Русский быт меняется».