Confina con las siguientes localidades:

• Al noreste con Rublacedo de Abajo.
• Al este con Rublacedo de Arriba.
• Al sureste con Caborredondo.
• Al sur con Tobes y Rahedo.
• Al oeste con Cobos junto a la Molina.
• Al noroeste con Quintanarruz.

Evolución de la población^[2]​

Gráfica de evolución demográfica de Melgosa entre 2000 y 2017

Población de derecho (2000-2017) según el padrón municipal del INE

Así se describe a Melgosa en el tomo XI del Diccionario geográfico-estadístico-histórico de España y sus posesiones de Ultramar, obra impulsada por Pascual Madoz a mediados del siglo XIX:^[3]​

Lugar con ayuntamiento en la provincia, partido judicial, diócesis, audiencia territorial y capitanía general de Burgos (5 leguas). Se halla situado entre cuestas muy pendientes, combatido de todos los vientos y su clima bastante frío. Tiene 23 casas, un pósito y una iglesia parroquial (Santa Eulalia), servida por un cura párroco y un sacristán. El término de este pueblo confina con los de Rublacedo de Arriba y de Abajo, Carcedo, Barcena, Quintan Urría, Valdearnedo y Arconada. El terreno participa de monte y llano; es de mediana calidad y cruza por la jurisdicción un pequeño arroyo. Caminos: el que dirige a Cobos y a Santa Olalla. Producciones: trigo, cebada, yeros, avena y ganado. Industria: la agrícola. Población: 16 vecinos, 58 almas. Capital productivo: 328.320 reales. Imponible: 30.291. Contribución: 1.076 reales, 20 maravedíes.

Diccionario geográfico-estadístico-histórico de España y sus posesiones de Ultramar