Рожден и воспитан в учительской семье и в могилевской классической гимназии, учебу в гимназии он окончил в 1918 году. В гимназии Мерлин получил классическое образование и владел 5 языками, включая греческий и латынь. С 1918 по 1920 г. работал инструктором по внешкольному образованию.
В 1920 г. Мерлин поступил на педагогический факультет Петроградского педагогического института внешкольного образования. Во время учебы в институте подрабатывал публичными лекциями в Петрограде о бессознательном с демонстрацией массового гипноза.
По окончании института, в 1923—1924 гг. Мерлин работал в психотехнической комиссии при областной совпартшколе им. К.Цеткин в Ленинграде. Научная деятельность началась в Ленинградском губполитпросвете по борьбе с неграмотностью (1923—1924 гг.), где он познакомился с М. Я. Басовым и получил от него приглашение работать на кафедре психологии педологического отделения Ленинградского института им. А. И. Герцена. С 1924 г. Мерлин ассистент, а с 1929 — доцент кафедры психологии Ленинградского педагогического института им. А. И. Герцена; здесь же им были подготовлены первые публикации результатов его исследований.
Одновременно работая в 1930—1931 гг. в Ленинградском институте научной педагогики, Мерлин развивал исследования Басова и руководил научной группой по изучению становления и развития мировоззрения и личности детей и подростков разных социальных групп и связи целевыми установками и формированием условных рефлексов и доминант..
После смерти М. Я. Басова в 1931 г. В. С. Мерлин переехал из Ленинграда в Саратов, где с 1932 по 1938 г. работал в Саратовском педагогическом институте и продолжал изучать волевую деятельность, а в 1938 г. защитил кандидатскую диссертацию на тему «Волевая деятельность и условный рефлекс». Она отразила поиск новых форм и методов педагогической и психологической наукой в России, явилась продолжением личностного подхода к изучению психики на основе идей А. Ф. Лазурского и М. Я. Басова, была связана с практическими задачами педагогики и вместе с тем несла в себе новый подход, который впоследствии будет характерен для всей школы В. С. Мерлина, — экспериментальное изучение психики в связи со свойствами нервной системы. В 1934 г. он издает свою работу под названием «Конспект лекций по общей психологии».
С 1938 по 1948 г. Мерлин работал в Свердловском педагогическом институте. Во время Великой Отечественной войны (с 1942 г.) одновременно с педагогической работой в институте становится в 1942 г. научным консультантом в клинике Института психологии МГУ при эвакогоспитале в Свердловске, оказывая психологическую и психотерапевтическую помощь, в том числе с помощью гипноза, инвалидам войны, потерявшим конечности и зрение. В это время он изучал проблемы координации движений у раненых и реабилитации в результате ранения ослепших бойцов. Часть материалов этих практических работ были обобщены и опубликованы В. С. Мерлиным в Ученых записках МГУ, в его докладе на совещании по вопросам психологии личности в АПН СССР,а основная часть — лишь в 1968—1970 г. в кн. «Проблемы экспериментальной психологии личности».
С 1948 по 1954 г. В. С. Мерлин работал в Казанском университете, готовил к защите докторскую диссертацию на тему «Психофизиологическое своеобразие условных реакций в структуре волевого акта» (защищена в 1950 г., опубликована в Ученых записках Казанского университета в 1953 г.,- см.. Здесь стала складываться концепция индивидуального стиля деятельности, индивидуальных различий, целостности личности. Исследования того периода были направлены главным образом на поиск путей, которыми разные люди приходят к успеху в работе, становятся передовиками. В то время под его руководством была выполнена кандидатская диссертация Е. А. Климова, давшая начало направлению исследований индивидуального стиля деятельности. Таким образом, в центре научных интересов В. С. Мерлина в послевоенные годы были проблемы личности, психофизиологии индивидуальных различий, темперамент и индивидуальный стиль деятельности.
В 1959 была опубликована монография Мерлина «Очерк психологии личности» (1959). С 1958 г. он возглавлял Уральское отделение Общества психологов СССР, с 1959 по 1982 г. являлся членом Центрального Совета Общества психологов, в 1965 г. — членом Программного комитета XVIII Международного психологического конгресса, с 1967 г. — членом ученой комиссии по психологии Министерства просвещения РСФСР.
В 1964 г. в издательстве «Просвещение» вышел фундаментальный труд В. С. Мерлина «Очерк теории темперамента», который подвел итог большого периода исследований автора, его учеников и сотрудников и по сей день является учебником по проблемам темперамента. Во второе издание, появившееся в 1973 г., вошли главы, написанные учениками и сотрудниками В. С. Мерлина, посвященные возрастному развитию темперамента, взаимосвязи темперамента и способностей, темперамента и различных видов деятельности. В 1968 г. Мерлин издает первую часть монографии «Экспериментальная психология личности».
К 1975 году Мерлин вместе с сотрудниками и учениками разработал экспериментальные и теоретические основы системной многоуровневой концепции интегральной индивидуальности, в которой геном выступает базой созревания разных типов и свойств нервной системы и психосоматического организма в целом, а прижизненно формируемые индивидуальные стили различных видов деятельности и многоуровневого языкового общения занимают ключевое место, выступают опосредствующими звеньями между иерархизованными уровнями свойств и инвариантных симптомокомплексов индивидуальности.
Незадолго до смерти Мерлин закончил машинописный вариант монографии « Очерки интегрального исследования индивидуальности». Книга была издана в издательстве «Просвещение» четыре года спустя, в 1986 г.
В традициях петербургской исследовательской традиции, заложенной Бехтеревым и Лазурским, В. С. Мерлин развивал междисциплинарную научную концепцию интегральной индивидуальности, а также руководил большой группой дифференциальных психофизиологов, дифференциальных психологов, психологов высшей квалификации, работающих в десятках направлений деятельности социальных групп и общества в нескольких странах бывшего СССР. Мерлин автор более 250 научных публикаций по физиологии, психофизиологии, общей дифференциальной психологии видовых и типологических свойств нервной системы и темперамента животных и человека, экспериментального изучения индивидуальных и социально-типичных свойств и качеств индивидуальности человека в различных организационных формах игровой, учебной, трудовой, профессиональной творческой деятельности и в разных видах индивидуального стиля творчества и труда.
Одна из системных теорий целостной, многоуровневой индивидуальности, основанная на принципах функционирования иерархических динамических систем Берталанфи и кибернетической интегральности, теории самоорганизации по Эшби. В основе теории лежит деление систем индивидуальности по многомерным параметрам развития иерархических уровней целостного организма как активного и полиморфного деятеля в различных сферах материального и духовного миров (Михаил Басов и (холистические концепции организма и среды, идущие от Гиппократ, развивавшиеся в дореволюционной российской медицине Владимир Бехтерев), — генетические, психодинамические, нейродинамические, личностные, социально-психологические и социальные миры. Между ниже и выше лежащими уровнями существует много-многозначная связь, а внутри уровня одно-одно-многозначные связи. Тем самым отражается особенность каждого человека, его неповторимость. Важным вкладом Мерлина было определение темперамента как отличного от личности феномена, основанного исключительно на особенностях взаимодействия свойств нервной системы.
Одно из важнейших теоретических построений В. С. Мерлина — концепция личности — теснейшим образом связано с концепцией личности у А. Ф. Лазурского, и его учеников М. Я. Басова и В. Н. Мясищева. Книга Мерлина «Очерк психологии личности», вышедшая в 1959 году, была высоко оценена психологической общественностью. Автор не только обсудил вопрос об уникальности, неповторимости каждой личности, но и предпринял попытку показать истоки этой уникальности и представить оригинальную позицию в понимании структуры личности, взаимосвязи и влиянии ее отдельных компонентов. Позднее, в 1968—1970 гг. В. С. Мерлин опубликовал «Проблемы экспериментальной психологии личности», «Лекции по психологии мотивов человека», в которых отразились современное состояние и исследования отечественной и зарубежной психологии того времени и развитие автором теоретико-экспериментальных работ по личностной проблематике.
Другое направление исследовательской деятельности В. С. Мерлина и его сотрудников — дифференциальная психофизиология. Работы по темпераменту, писал в 1967 г. В. С. Мерлин, были логическим развитием его предшествующего исследования зависимости волевого акта от структуры условно-рефлекторных связей, начатого еще в лаборатории М. Я. Басова в 1929 г.: «Развивая мысли своего учителя, я на основе экспериментальных фактов пришел к выводу, что связь между нервно-физиологическими процессами имеет многозначный характер» (Материалы к совещанию, посвященному 50-летию советской психологии на Урале. Пермь, 1967). Руководствуясь этим общим принципом, в своих исследованиях по темпераменту В. С. Мерлин также стремился раскрыть многозначную зависимость между общим типом нервной системы и темпераментом. Принцип многозначной связи между типом нервной системы и типом темперамента привел его к утверждению о специфичности психологических закономерностей темперамента. В отличие от «аналитического» направления исследований, свойственного школе Б. М. Теплова («от свойств к типам»), В. С. Мерлин подвергал анализу не отдельные свойства, а определенные симптомокомплексы. Такое направление определило содержание его последующих работ: оно позволило существенно продвинуться в разработке собственно типологической проблематики. Поэтому наибольшие успехи этим коллективом были достигнуты именно в изучении психологических характеристик темперамента как психодинамического образования, обусловленного свойствами нервной системы, а затем и в выделении устойчивых типов темперамента. Поскольку в отечественной науке школой Б. М. Теплова осуществлялось систематическое и наиболее глубокое изучение свойств нервной системы человека, коллектив, руководимый В. С. Мерлиным, мог сконцентрировать свои усилия на работе по определению психологических переменных, детерминируемых этими параметрами. Используя в дальнейшем принципы системного анализа в изучении различных уровней организации человека (нейродинамического, психодинамического и собственно личностного) и взаимосвязей между ними, В. С. Мерлин наметил основы теории интегральной индивидуальности, являющейся логическим продолжением всего направления его научной деятельности.
В 1964 г. был опубликован труд В. С. Мерлина «Очерк теории темперамента». Опираясь на работы естественно-научного направления таких ученых как В. А. Вагнер, Северцов А. Н., В. М. Бехтерев, А. Ф. Лазурский, М.Я Басов и таких физиологов как И. П. Павлов и А. А. Ухтомский, Мерлин развивает их идеи со стороны конкретно-исторической детерминации и разных социальных условий формирования личностных установок детей и подростков. Научная группа Мерлина изучала многообразные связи устойчивых отношений личности и семантики их социальных представлений, семасиологических связей процессов и результатов мышления и речи детей с их эмоциональными целевыми установками, формированием у них элементарных и сложных условных рефлексов и психофизиологических доминант.
Вслед за А. Ф. Лазурским и М. Я. Басовым Мерлин рассматривал устойчивые антропологические и физиологические характеристики ВНД и доминант индивидуума, с одной стороны, как эвристическое средство для выдвижения психологических гипотез и прогнозирования развития характера связей высших психических функций, психологических частных и обобщенных отношений личности, системы ее мотивов и психодинамических свойств индивидуальности. А с другой, — как путь для уточнения и конкретизации психологом физиологических механизмов и основ отношений личности..
Кроме разработки фундаментальных проблем общей психологии, обобщающей теоретические и экспериментальные психологические исследования, интегрирующей психологические знания и изучающей наиболее общие психологические закономерности, теоретические принципы и методы психологии, взаимосвязи основных понятий и категорий в их историческом развитии и современном состоянии изученности, Мерлин глубоко изучал и в своих обобщающих трудах использовал результаты смежных естественных (биологических) и общественных наук: неврологии, психиатрии, психофизиологии, общей и сравнительной физиологии человека и животных, физиологии высшей нервной деятельности, сравнительной психологии, психологии личности, теории и методов общей и экспериментальной психологии, возрастной и педагогической психологии, теории антропосоциогенеза и онтогенеза , языкознания, семиологии, социологии и социальной психологии и других.
Одно из важнейших направлений теоретических поисков Мерлина — общепсихологическая концепция личности и типологии характера, — теснейшим образом связано с теорией отношений личности и характерологией разработанных А. Ф. Лазурским и М. Я. Басовым.. Мерлин работал над изучением проблемы «личности как организма и как активного деятеля в окружающей среде», сформулированной М. Я. Басовым, а через переосмысление наследия и Лазурского А. Ф., Басова М. Я. и Мясищева В. Н. концепция обобщенных отношений личности была конкретизована и углублена в концепции личности Мерлина. Мерлин настойчиво подчеркивает огромную специфическую роль языков общения и второй сигнальной системы (по Павлову), а в экспериментах — роль словесной или действенной инструкции экспериментатора и\или скрытой самоинструкции испытуемых, выражающих их эмоциональные отношения к эксперименту).
Наиболее благоприятными для В. С. Мерлина можно считать 70-е гг. Его давний интерес к личности как к целостной системе совпал с возрастающим общественным интересом к человеческому фактору, дискуссией психологического сообщества о структуре личности и все более широким применением системного подхода. В конце 70-х — начале 80-х гг. начинается новый этап в научном творчестве В. С. Мерлина и его учеников, который связан с изучением не отдельных свойств человека, а его целостной индивидуальной характеристики — интегральной индивидуальности. Возник новый системный междисциплинарный подход к изучению человека и психолого-педагогическому обеспечению его развития в активной деятельности, направленной на самостоятельный активный выбор действий, который определяется не только объективными требованиями и задачами, но и сложившимися ранее индивидуальными особенностями человека. Использование системного подхода, принципа значности привело к появлению исследований разноуровневых свойств и взаимосвязей, онтогенетического их развития, влияния на опосредующие звенья в многоуровневой иерархии индивидуальности. Первые аспиранты В. С. Мерлина защитили докторские диссертации (Е. А. Климов, Б. А. Вяткин, В. В. Белоус).
Вместе с членом-корреспондентом АПН СССР В. Н. Мясищевым в 1968 Мерлин провел в Ленинградском пединституте конференцию к 75-летию Басова М. Я. и осуществил попытку переиздать фундаментальные избранные педологические труды Басова, подвергнутые остракизму и замалчиванию в официозных историко-психологических трудах, а в государственных библиотеках отправленые в спецхран. Мерлину и другим бывшим ученикам и сотрудникам М. Я. Басова удалось издать его «Избранные психологические произведения» лишь в 1975 году, то есть через 7 лет после конференции.. При этом эти работы Басова были изданы в издательстве АПН СССР «Педагогика» со значительными купюрами и сокращениями.
Мерлин осознавал, то что его новая программа напрямую противостоит общепринятой нормативной научной парадигме «марксистско-ленинской диалектики» в ее развитии в деятельностной концепции учеников и последователей Л.C. Выготского, занимавшими многие ведущие административные позиции в иерархии советской науки того времени. Оспаривая некоторые идеи Выготского, еще в 1934 г. Мерлин подчеркивал, что любой человек имеет на большинстве этапов своей жизни не одну, а несколько зон ближайшего развития..
В своей кандидатской (1940) и в докторской диссертации (1950), изучая многомерные связи структуры и фаз волевых актов с формируемыми в эксперименте фазическими и тоническими условно-рефлекторными механизмами и доминантами, Мерлин выдвигает и обосновывает принцип неоднозначной, относительно свободной (позднее — «много-многозначной») зависимости психического от физиологического и такого же характера обратной зависимости физиологического от психического, имеющей глубокое теоретическое значение для психологической науки в целом. Так здесь же в Казанском университете В. С. Мерлин разрабатывает программу и методологию экспериментального изучения высших процессов целенаправленного формирования типологически обусловленного стиля трудовой деятельности, формируемого лишь при устойчивом высоко положительном отношении к труду разными путями у типологически разных рабочих массовых профессий. Такая «гармонизация» технологических требований со свойствами нервной системы рабочих, наоборот, не достижима при психологически индифферентном или отрицательном отношении к труду. Таким образом, уже в казанский период В. С. Мерлин выступает как автор многоуровневой и многомерной дифференциальной психофизиологической метатеории связей целостного организма, включенного в активное взаимодействие со множеством «возможных» и реальных «миров», где значимые различия во влиянии активности личностных установок человека на протекание физиологических функций у людей одного типологического типа демонстрируют наличие специфически человеческих зависимостей физиологических состояний организма от психических свойств и отношений личности у людей, имеющих один и тот же тип нервной системы. Одновременно, в работах его бывших аспирантов, он выступает как основатель так называемой «казанской психофизиологической и психологической школы».
Преподавательская деятельность связана с работой заведующего кафедрой психологии института и профессора на факультете педагогики и психологии дошкольного воспитания Пермского пединститута, где В. С. Мерлин читает фундаментальный оригинальный курс лекций «Общая психология», читает многочисленные спецкурсы для студентов, руководит научно-исследовательскими курсовыми и дипломными работами, на результаты которых нередко ссылается в своих трудах. Мерлин придавал большое значение учебно-методическим вопросам преподавания психологии. Под редакцией Мерлина был выпущен сборник «Воспитывать психологическую пытливость у будущих учителей» (Пермь, 1966), им написаны главы «Темперамент» и «Характер» в двух первых изданиях учебника «Общая психология» под редакцией А. В. Петровского, создан первый «Сборник задач по общей психологии» (М.: Просвещение, 1974). Под научным руководством В. С. Мерлина выполнены кандидатские и докторские диссертации Климова Е. А., Вяткина Б.А, Белоуса В. В. и десятки кандидатских диссертаций по различным направлениям общей и возрастной психологии и дифференциальной психофизиологии личности и индивидуальности человека.
С 1958 г. возглавлял Уральское отделение Общества психологов СССР. С 1959 по 1982 г. являлся членом центрального совета Общества психологов СССР.В 1965 г. — член Программного комитета XVIII Международного конгресса по психологии. С 1967 г. — член Ученой комиссии по психологии Министерства просвещения РСФСР. Мерлин был инициатором и организатором проведения в Перми многих научных форумов: Всесоюзного симпозиума по психологии личности, посвященного 100-летию со дня рождения В. И. Ленина (1970), Всесоюзного семинара-совещания по возрастной и педагогической психологии (1973), Всесоюзных симпозиумов «Проблемы дифференциальной психофизиологии и ее генетические аспекты» (1975), «Индивидуальные особенности психического и соматического развития и их роль в управлении деятельностью человека» (1982). При его активном участии в Перми проведено три Всесоюзных симпозиума «Психический стресс в спорте» (1973, 1975, 1977 гг.). В 1982 г. как член оргкомитета VI съезда психологов СССР, Мерлин готовил Симпозиум по интегральному исследованию индивидуальности человека, но симпозиум прошел уже после его смерти.
В Пермском государственном педагогическом университете с 1985 г. проводится конференция посвященная памяти В. С. Мерлина, которая получила название «Мерлинские чтения». В 2011 г. проведены уже XXVI Мерлинские чтения: Психологические инновации в образовании
С 1998 года среди премий Пермской области учреждена премия имени Вольфа Соломоновича Мерлина по проблемам философии, психологии, социологии и культурологии
Также, в литературе с определенной периодичностью встречается выражение «Пермская научная психологическая школа»