Bazyli Wielki z Cezarei i gdy na tron cesarski wstąpił Gracjan (378), odwołał Melecjusza z wygnania. W czasie swoich rządów biskup przyczynił się do przywracania pokoju i zgody. W 379 zwołał synod i przygotował wyznanie wiary, zatwierdzone wkrótce przez sobór konstantynopolitański (381), któremu przewodniczył.
Kult Melecjusz zmarł w maju 381 r., przed końcem obrad i schizmy (413). W jego pogrzebie brał udział Grzegorz z Nyssy, który wygłosił mowę pogrzebową. Jego pamięć w panegiryku uczcił jego były lektor św. Jan Chryzostom.
Wspomnienie liturgiczne św. Melecjusza obchodzone jest 12 lutego (za synaksarionami wschodnimi), w dzień przeniesienia relikwii do Antiochii. Dzień obchodów został przyjęty przez Martyrologium Rzymskie w XVI wieku.
Sam Kościół prawosławny, z uwagi na liturgię według kalendarza juliańskiego, wspomina świętego 12/25 lutegopodwójne datowanie tj. 25 lutego według kalendarza gregoriańskiego.
W ikonografii święty przedstawiany jest jako stary mężczyzna z dosyć długą, siwą brodą, wyraźnie rozdzielającą się na dwa kosmyki. Ubrany jest w liturgiczne, biskupie szaty, ozdobione w duże krzyże.