Мерлен родился на юге Франции в семье музыкантов. Его отец служил штатным органистом в Страсбургском соборе, а впоследствии преподавал в консерватории. Мать была школьным преподавателем игры на фортепьяно. Все три его сестры и брат также впоследствии стали музыкантами. Первоначально Пьер обучался фортепьянному исполнительству, но в подростковом возрасте перешёл в класс ударных инструментов. В 1967 году он поступил в консерваторию Страсбурга в класс классической перкуссии под руководством Жана Батина (фр. Jean Batigne), который был одним из организаторов легендарного коллектива Les Percussions de Strasbourg.
В 1972 году обучение было успешно закончено и вскоре последовало приглашение в психоделическую группу Gong под управлением Дэвида Аллена. В этом составе Мерлен принял участие в записи нескольких альбомов и во множестве концертных выступлений.
Ко второй половине 70-х годов Аллен покинул группу, но контрактные обязательства требовали от оставшихся членов коллектива новые записи. В этих условиях на передний план вышли композиторские способности Мерлена. Под его влиянием музыкальная стилистика группы постепенно стала тяготеть к инструментальному року с элементами джаз-рока. Выполняя условия контракта, коллектив в несколько изменённом составе переименовался в Pierre Moerlen's Gong, который постоянно существовал до 1981-го года и периодически реанимировался в разных частях мира с различными музыкантами вплоть до 2005-го года.
Пьер Мерлен продолжал одновременно выступать в различных проектах во Франции и за границей, записывал музыку, обучал игре на ударных инструментах в Школе Страсбургской Перкуссии, принимал участие в постановке, представлениях и мировом турне бродвейского мюзикла «Отверженные» («Les Miserables»), в рамках которого дал более 400 спектаклей.
Пьер Мерлен дважды приезжал в Россию. 20 апреля 2001 года совместно с российскими музыкантами был дан концерт в рамках ежегодного фестиваля SKIF (Sergey Kuriokhin International Festival, Фестиваль имени Сергея Курёхина). Годом позже, совместно с известным певцом и музыкантом Михаилом Огородовым, в Санкт-Петербурге был записан последний прижизненный альбом Pentanine, который вышел только в 2004 году практически одновременно в России и Европе.
Мерлен скончался во сне 3 мая 2005 года на 53-м году жизни.