C. melanosoma có phạm vi trải dài từ Philippines (quần đảo Sulu, Cebu và Nam Luzon), dọc theo bờ đông của đảo Borneo (bang Sabah của Malaysia) về phía nam đến quần đảo Sunda Nhỏ (Indonesia)[1]. Loài này sống gần các rạn san hô và mỏm đá ngầm, đặc biệt là những nơi có dòng chảy mạnh và nước trồi, ở độ sâu khoảng từ 5 đến 30 m[1][3].

C. melanosoma còn được cho là có mặt ở vùng biển phía nam Nhật Bản. Quần thể melanosoma Nhật Bản (được gọi là C. cf melanosoma) lại có vây đuôi hoàn toàn màu vàng, khác biệt so với kiểu hình có đuôi màu đen viền vàng ở các quần thể melanosoma thực sự ở Đông Nam Á[4]. Không rõ C. cf melanosoma chỉ là biến thể kiểu hình của C. melanosoma, hay là một loài chưa được mô tả ở Nhật Bản.