Начала заниматься волейболом в Липецке. Первый тренер — Игорь Черепанов. В сезоне 1999/2000 выступала за липецкую «Магию»-2 (ныне «Индезит»-2) (под фамилией Расторгуева). Затем играла за команды: 2000—2009 — «Заречье-Одинцово» (Московская область), 2009—2010 — «Динамо» (Краснодар). С 2010 — в московском «Динамо».
В составе подмосковного «Заречья-Одинцово» волейболистка стала чемпионкой России 2008, серебряным призёром российского первенства 2006, 2009, обладателем Кубка России 2002, 2003, 2004, 2006, 2007, финалистом розыгрыша Лиги чемпионов 2008, в составе краснодарского «Динамо» — бронзовым призёром чемпионата России 2010, в составе московского «Динамо» — серебряным призёром чемпионата России 2011, обладательницей Кубка России 2011.
С 2005 года Юлия Меркулова выступает за сборную России по волейболу. В её составе в 2006 году она стала чемпионкой мира 2006, серебряным призёром Гран-при, бронзовым призёром чемпионатов Европы 2005 и 2007, участницей Олимпийских игр 2008. В конце 2006 года Юлии Меркуловой было присвоено звание заслуженный мастер спорта России. В 2010 году российская спортсменка снова стала победительницей чемпионата мира.