Verein

Mehlem wechselte 2006 von seinem Heimatverein, dem SV Blankenloch, in die Jugend des Karlsruher SC. Dort durchlief er die Jugendmannschaften von der U-17 bis zur U-19, bevor er 2015 einen Profivertrag unterschrieb. Am ersten Spieltag der Saison 2015/16 kam er zu seinem ersten Profieinsatz in der 2. Bundesliga, als er in der Partie gegen die SpVgg Greuther Fürth für Gaëtan Krebs eingewechselt wurde.

Nach dem Abstieg des KSC in die 3. Liga am Ende der darauffolgenden Saison wechselte Mehlem zur Saison 2017/18 zum Absteiger aus der 1. Bundesliga, dem SV Darmstadt 98. Dort debütierte er beim 1:0-Sieg gegen die SpVgg Greuther Fürth am 29. Juli 2017, dem 1. Spieltag der Saison 2017/18. Beim 2:1-Auswärtssieg gegen den MSV Duisburg am 25. August 2017, dem 4. Spieltag, erzielte er für Darmstadt sein erstes Profitor. In seiner ersten Saison kam er unter Torsten Frings auf 21 Spiele und zwei Tore. In seiner zweiten Saison entwickelte sich der dribbelstarke offensive Mittelfeldspieler unter Dirk Schuster bald zu einem Stammspieler und konnte so 30 Spiele mit insgesamt fünf Toren absolvieren. Unter Dimitrios Grammozis kam er 2019/20 auf 26 Spiele und einen Treffer. In der Saison 2020/21 kam er unter Markus Anfang auf 32 Zweitligaspiele (fünf Tore) und erreichte mit der Mannschaft Platz 7 in der Liga. Nach fünf Monaten Pause aufgrund einer Knie-Op kehrte er erst am 12. Spieltag der Saison 2021/22 auf den Platz für die Lilien zurück. Im Dezember 2021 verlängerte er seinen Vertrag in Darmstadt bis 2025. Die Saison 2021/22 unter Torsten Lieberknecht schloss er mit der Mannschaft auf dem vierten Platz in der zweiten Liga ab, wobei er bis zum zwölften Spieltag wegen seiner vorherigen Knie-Op erneut ausfiel. Dennoch stand er in zwanzig Spielen auf dem Platz und steuerte drei Vorlagen bei.

Nationalmannschaft

Mehlem ist mehrfacher deutscher U-Nationalspieler. Zuletzt gehörte er zum Kader der deutschen U-19-Nationalmannschaft. Mit der deutschen U-19-Auswahl gewann Mehlem 2015 den Mercedes-Benz Elite Cup. Außerdem erreichte er 2016 mit der deutschen U-19 bei der Europameisterschaft im eigenen Land den fünften Platz. Bei den Spielen gegen Italien, Portugal und die Niederlande kam Mehlem zum Einsatz, gegen die Niederlande erzielte er auch ein Tor.