Mellum ist eine relativ junge Düneninsel an der Nordspitze des Hohe-Weg-Wattrückens. Sie ist erst im letzten Viertel des 19. Jahrhunderts auf der Wattwasserscheide zwischen Jade und Weser entstanden. Der Flutstrom, der von Nordwesten aufläuft, transportiert Sand heran, aus dem sich Strandriffe aufbauen. Die Brandung schiebt den Sand hoch und bildet einen Strandwall, der auf alten Seekarten als “Hochdünkirchen” bezeichnet ist. Wasserströmungen und Winddrift erhöhen die Sandplate, Pflanzen siedeln sich an und halten den Sand fest, so dass Dünen entstehen. Im Schutz der Dünen entwickelt sich eine Salzwiese. Das Grünland ist von sieben Hektar im Jahre 1903 auf heute über 450 Hektar gewachsen.
Die Oldenburger Dr. h. c. Heinrich Schütte und Karl Satorius verfolgten am Anfang des letzten Jahrhunderts die Entwicklung genau, notierten alle Veränderungen und legten entscheidende Grundsteine für die heutigen wissenschaftlichen Arbeiten.
Im Gegensatz zu den anderen ostfriesischen Inseln, wo durch Küstenschutzmaßnahmen in die Dynamik der Inselentwicklung eingegriffen worden ist, lassen sich küstengeologische Vorgänge auf Mellum ungestört beobachten. Während des zweiten Weltkrieges erfolgte der einzige künstliche Eingriff in die natürliche Entwicklung der Insel: In der Südhälfte wurde durch Sandaufspülung ein Ringdeich errichtet und eine vier Hektar große sturmflutsichere Fläche – “das Eingedeichte” – geschaffen.Bunkerruinen und Betonklötze zeugen noch heute davon, daß sich hier einst eine Flakbatterie befand.
Unterkunft der Vogelwarte und Betreuer war in den ersten Jahrzehnten die Wohnbake von 1907 im Norden der Insel, später die 1922 errichtete Spitzbake südlich des Grünlandes.
1933 wurde erstmals ein fester Unterstand auf Mellum erwähnt, der den Vogelwarten vor allem als Schutz bei Schießübungen diente. 1950 ließ der Mellumrat auf dem Fundament des ehemaligen Flakgebäudes ein Backsteingebäude als feste Station errichten. Das Gebäude, heute verputzt und weiß gestrichen, bietet den Naturschutzwarten sowie Gastforschern Wohn- und Arbeitsmöglichkeit; Schlafgelegenheit besteht für max. 8 Personen.