Mellenthin liegt im Binnenland der Insel Usedom sechs Kilometer nördlich des Stettiner Haffes an den Bundesstraßen B 110 und B 111 am Nordrand der Mellenthiner Heide, die Teil des Naturparks Insel Usedoms ist. Das Dorf liegt in einer landschaftlich reizvollen Region fünf Kilometer südwestlich des Schmollensees und genau so weit südlich des Achterwassers, südöstlich des Lieper Winkels und östlich des Peenestroms. Zehn Kilometer südwestlich der Gemeinde liegt die Stadt Usedom und elf Kilometer nördlich befindet sich das Seebad Bansin.