Cursó dos años la actividad de horticultura, y después optó por las artes plásticas gráficas.^[4]​ Siendo estudiante inició como cómico en cabarets estudiantiles.^[4]​^[5]​

Vanmelle se inició en el teatro en 1963 bajo la dirección de Étienne Decroux^[6]​ en París y llegó a ser discípulo de Marcel Marceau. Incursionó de manera inovativa en la pantomima, en el teatro sin palabras y los títeres de luz negra o teatro negro. En 1969, fundó la compañía «Teatro de Pantomima de la Gente» y luego fue director del «Taller de Teatro del Consejo de Cultura de Bruselas».^[7]​

Para 1974, creó la compañía de teatro Theater Frederik en Bruselas, la cual trasladó integra a España y finalmente a México en 1978, donde la estableció de forma definitiva en Ciudad de México.^[7]​

Sus obras de teatro tuvieron mucho éxito tanto en México como en el extranjero en los años ochenta, llegando a representar a su país natal en el prestigiado Festival Cervantino de México, con la obra Ángeles en el desierto.

La compañía, con elenco internacional, la formaban en distintos momentos:

• Frederik Vanmelle (director y actor)
• Paul Demeyere (productor)
• Lourdes Sánchez Bacarlet (asistente de dirección y actriz)
• Gerardo Castañeda, Roberto Frausto, Humberto Garza, Andrés Hernández, Adán Huerta, Humberto Ibarra, David Magaña, Juan Muñoz, Susan Thompson, Sharon Marroquin, Guillermo Hernández, Ernest Brufau, Gabriela Rosado y Ana Leila Torres (actores) Francisco Petatán de 1982 a 1984.
• Federico Ramírez (técnico)
• Lucía Álvarez (música) - Lucía es ganadora de seis premios Ariel y un premio Coatlicue.

Sus ex discípulos formaron varias compañías teatrales para continuar la tradición iniciada por él. La principal de ellas y genuina heredera de Frederik es la Compañía Teatro Frederik, dirigida por Lourdes Sánchez Bacarlet. Otras incluyen: la Compañía de Teatro y Títeres Vestalia, dirigida por Luz Angélica Colín; Mimus Circus Tarugus de Alejandro Keys y Compañías Académicas como la de Óscar Laurencio Ortiz Quiroz, en la Universidad de Quintana Roo en Chetumal.

De acuerdo a su acta de defunción, estuvo casado y se divorció de alguien cuyos datos son desconocidos.^[1]​

El 19 de septiembre de 1985, Vanmelle falleció en Ciudad de México a los 49 años de edad, a causa de un traumatismo craneoencefálico y un politraumatismo, provocados por los derrumbes del terremoto de México de 1985.^[8]​^[9]​ Su departamento, ubicado en la calle de Bruselas, Colonia Juárez, fue derribado cuando él, su productor Paul Deyemere, y sus compañeros del Teatro Frederik se encontraban dentro.^[10]​^[11]​^[12]​ Su cuerpo y el de su productor, fueron enterrados en el panteón Jardines del Recuerdo, ubicado en Tlalnepantla de Baz, Estado de México.^[1]​^[12]​

En marzo de 2024, fue homenajeado por el Centro Nacional de las Artes (Cenart) y la Mima Escénica México, con un ciclo artístico titulado «El legado del maestro Frederik Vanmelle», que incluyó un conversatorio, tres puestas en escena y una intervención.^[13]​^[14]​^[15]​