Melik-šáh I. (1055 –19. listopadu1092) celým jménemMuizz ad-Dunya wa ad-Din Jalal ad-Dawlah Hasan Malik-Shah ibn Muhammad byl třetím a nejvýznamnějšímseldžuckýmsultánem. Byl následovníkem svého otceAlp-Arslana a za jeho vlády dosáhlaSeldžucké říše své největší rozlohy. S pomocí svého vezíra Nizam al-Mulka, kterým byl vychováván již od raného dětství, vládl až do své smrti otrávením v roce1092.
Po smrti svého otce Alp-Arslana se stal jeho nástupcem. Již na začátku jeho vlády se začaly projevovat slabiny ve správě říše, na něž poukazuje Nizam al-Mulk ve své knizeSiasat-Name ("Pojednání o politice"). Na mnoha místech začaly propukat vzpoury za účelem osamostatnění území. SprávceSamarkandu obsadilTirmiz, kde porazil seldžucké vojsko.Ghaznovec Ibrahim s jeho pomoci dokonce zajal Melik-šáhova strýceDžumúštagína. Snad nejnebezpečnější bylo povstání Melik-šáhova strýceKávurta zKermánu, který měl za cíl zmocnit se celé říše a za tím účelem vytáhl na Rej. Melik-šáh se s jeho armádou střetl uHamadánu a jeho vojsko rozehnal. Kávurt byl zajat a popraven a jeho dva synovéAmírán-šáh aSoltán-šáh oslepeni. V potlačení tohoto povstání sehrál zásadní roli Nizam al-Mulk, díky čemuž svou rozvahou a statečností zapůsobil na sultána natolik, že mu byl propůjčen titul 'atabeg' přičemž k němu Melik-šáh pronesl tato slova:"Svěřil jsem ti veškeré záležitosti, od malých po velké, od této chvíle jsi mým otcem".
V roce1075 umíráabásovskýchálífaal-Ka'im a jeho nástupcem se stalal-Muktadí, toho využilFátimovskýal-Mustansir k dobytíMekky a později iDamašku. Sultán Melik-šáh projevil ambici v budoucnu spojitchálífát asultanát tím, že svou dceru provdal za mladého Abbásovce, který ale krátce po svatbě zemřel. V roce1076 Seldžukovci získávají zpět Mekku. V době kdy propukly vnitřní nepokoje v karachánovské říši, rozhodl se Melik-šáh zasáhnout. Vytáhl s vojskem a vpadl doTransoxanie. Seldžucká vojska ovládla území až keKašgharu. Dále ke své říši připojil území severozápadníhoÍránu a jižníKavkaz. VAnatolii pokračovali v expanzi synové Melik-šáhova strýceKutalmıše –Sulejman-šáh I. aMensúr, a takto dobyli území sahající skoro kCařihradu. Po připojení těchto západních oblastí se chtěli osamostatnit a sami vládnout. V těchto snahách jim však sultán zabránil.
Poslední léta vlády sultána Melik-šáha jsou zároveň počátkem úpadku vlády Seldžuků.Türkan hatun („hatun - manželka panovníka“), jedna z manželek sultána získala vysoké postavení, jež jí umožňovalo podílet se na Melik-šáhových rozhodnutích, a snažila se na místo Nizam al-Mulka dosadit svého služebníkaTádž al-Mulka. Po smrti jejího nejstaršího syna chtěla prosadit za nástupce trůnu svého druhorozeného synaMahmúda. Proti tomu vystoupil Nizam al-Mulk. 14. října 1092 byl Nizam al-Mulk zavražděn příslušníkem extrémistickéší'itské sektyasasínů. Po smrti Nizam al-Mulka se Melik-šáh vypravil doBagdádu a jmenoval do funkce nového vezíra Tádž al-Mulka. Necelý měsíc po té sultán onemocněl a ve věku 37 let zemřel (19. listopad 1092). Je pravděpodobné že byl otráven Nizam al-Mulkovými příznivci, kteří se nesmířili s jeho rozhodnutím jmenovat do funkce Tádž al-Mulka.