Вилли Меркль родился 6 октября 1900 года в Германии. В конце Первой мировой войны призван в армию, служил рядовым. В начале 1920 годов закончил технический колледж в Нюрнберге. Затем работал техническим инспектором на железной дороге в Аугсбурге. В этот период совершил около сорока первопрохождений новых альпинистских маршрутов в восточных и западных Альпах.

Меркль прошел восточную стену вершины Флешбанк, диретиссиму западной стены Тотенкирхл, северную и северо-западную стену Кляйне-Хальт, западное ребро Предигтштуль. Совершил первовосхождения на Миихлштурзхорн по южной стене, Саухорн по северному гребню и Ротхорн по северному контрфорсу. География мест его восхождений охватывала такие места Альп как Берхтесгаден, Лофер, Леоганг, Таннхайм, Карвендель.

В период с 1924 по 1926 год Вилли Меркль ездил в Доломиты, где прошел маршрут Treussriss на Кляйнсте-Цинне, первым южную стену Пунта-Чиветта, а чуть позже ее северный гребень. Совершил второе восхождение на Торре-дель-Дьяволо. В 1928 году стал участником первого восхождения на Монблан по гребню Peteret ridge. В 1929 году вместе с Уолтером Рехом и Фрицем Бехтольдом совершил ряд восхождений на Центральном Кавказе, в частности на вершины Гюльчи-Тау, Эльбрус, Коштантау и Ушбу.

Вилли Меркль являлся членом немецко-австрийской альпинистской ассоциации. Также входил в состав Австрийского, Английского и Гималайского альпклубов.

В 1932 году Меркль возглавил первую немецкую экспедицию на вершину Нанга-Парбат. Экспедиция столкнулась с рядом организационных трудностей. Власти Кашмира дали разрешение на подход к Нанга-Парбат со стороны долины Ракиот, неисследованной ее части. Более того, не по караванным путям вдоль Инда, а по труднопроходимым долинам, что значительно сдвинуло планируемые сроки прибытия к подножию вершины.

По прибытии к подножию Нанга-Парбат, экспедиция организовала базовый лагерь на высоте 3967 метров в месте, названным Мерклем «Сказочной поляной», откуда в течение июля, с установкой промежуточных лагерей, альпинистам удалось проложить маршрут к Северному Седлу. Дальнейшему продвижению вверх помешали плохая погода и лавинная опасность, вызванные сезонным муссоном. Альпинисты вынуждены отступить.

В 1934 году Вилли Меркль возглавил вторую немецкую экспедицию на Нанга-Парбат. На этот раз учли многие организационные промахи: удалось получить разрешение на более простой путь в долину Ракиот, наняты опытные высотные носильщики. В середине мая экспедиция прибыла в базовый лагерь и начала установку высотных лагерей, которые к 5 июля были организованы вплоть до Северного седла. На следующий день альпинисты вышли из лагеря. В ночь на 7 июля началась сильнейшая буря, которая продолжалась девять дней. Альпинистам и носильщикам пришлось провести в лагере две ночи.

Утром 8 июля принято решение спускаться вниз, при этом большая часть лагерного снаряжения оставлена в расчете на скорое окончание непогоды и возвращение назад. При спуске к лагерю Меркль и Гай-Лай не смогли дойти даже до лагеря VI. Выкопали пещеру в центральной части Северного седла, в которой умерли от истощения предположительно 16 июля 1934 года. После этой катастрофы экспедицию  свернули. Тело найдено в 1938 году.