D. melanotus xuất hiện rộng rãi ở Tây Thái Bình Dương, được ghi nhận từ vùng biển phía nam Nhật Bản và quần đảo Ryukyu trải dài xuống đảo Đài Loan và khu vực Tam giác San Hô, xa về phía nam đến rạn san hô Great Barrier (Úc) và Vanuatu.[2] Ở Việt Nam, D. melanotus được biết đến tại vùng biển Khánh Hòa–Ninh Thuận,[3] cù lao Chàm và quần đảo Trường Sa.[4]

Loài này sống gần những rạn san hô trên nền cát và đá vụn ở đầm phá và ngoài khơi, độ sâu đến ít nhất là 12 m.[2]