Merbold war als zweiter Deutscher (nach Sigmund Jähn ) im All und erster Deutscher auf amerikanischen Space Shuttle. Insgesamt war er drei im All.
Nach seinem Physik-Studium an der Universität 1968 war er am Max-Planck-Institut für Metallforschung Stuttgart als Material- und Festkörperphysiker beschäftigt und 1976 dort zum Dr. rer. nat.