Od 1919 pracował na Politechnice Warszawskiej. W 1925 uzyskał habilitację za pracę pt. Sprawa drogowa w Polsce. W 1934 uzyskał tytuł profesora, a dwa lata później objął stanowisko profesora zwyczajnego w Katedrze Budowy Dróg i Robót Ziemnych Politechniki Warszawskiej. W latach 1935/36 i 1936/37 sprawował funkcję dziekana Wydziału Inżynierii Politechniki Warszawskiej.
Głównym obszarem zainteresowań Melchiora Nestorowicza była budowa i utrzymanie infrastruktury drogowej. Był inicjatorem modernizacji istniejącej sieci dróg, oraz autorem planu budowy autostrad, który nie został jednak zrealizowany. Był również autorem szeregu projektów ustaw, m.in.: o budowie i utrzymaniu dróg publicznych (1920), o przepisach porządkowych na drogach publicznych (1921) i o Państwowym Funduszu Drogowym (1931).
Został pochowany na cmentarzu Powązkowskim w Warszawie (kw.