мелкий - обычно употребляется во множественном числе, например, мелкие кусочки сахара, мелкие опилки. Можно сказать также "Соль мелкого помола" в отличие от соли крупного помола. Антоним слова "мелкий" - крупный.
маленький - может быть один предмет, причем размер "маленького" предмета относителен: маленькая заноза и маленький самолёт. Вот самолёт не может быть "мелким". Антоним слова "маленький" - большой.