В 1940 году был призван на службу в Рабоче-крестьянскую Красную Армию, в 1941 году окончил Армавирскую военную авиационную школу пилотов. С апреля 1943 года — на фронтах Великой Отечественной войны. Был старшим лётчиком и командиром звена. Сражался на Северо-Кавказском, Южном, 4-м Украинском, 1-м Белорусском и 3-м Белорусских фронтах. Летал на Як-7, Як-1 и Як-9.
К маю 1944 года командир звена 43-го истребительного авиационного полка (278-я истребительная авиационная дивизия, 3-й истребительный авиационный корпус, 8-я Воздушная армия, 4-й Украинский фронт) лейтенант В. И. Меркулов совершил 195 боевых вылетов, в 82 воздушных боях сбил лично 19 и в составе группы 4 самолёта противника.
Указом Президиума Верховного Совета СССР от 26 октября 1944 года за «мужество и героизм, проявленные в воздушных боях с немецкими захватчиками» лейтенант Владимир Меркулов был удостоен звания Героя Советского Союза.
Продолжал сражаться на фронте до Победы. К 9 мая 1945 года выполнил 321 боевой вылет, провёл около 150 воздушных боёв, сбил 29 самолётов врага лично и 4 в группе.
Умер 26 ноября 2003 года, похоронен на Берковецком кладбище Киева.
