Otto Merk war der Sohn des Rechtshistorikers Walther Merk und dessen zweiter Ehefrau Gertrud Merk (1895–1961), Fürsorgerin und Tochter des Chirurgen Otto von Buengner.[1] Von 1954 bis 1960 studierte er Evangelische Theologie in Marburg und Heidelberg. Zu seinen Lehrern gehörten Rudolf Bultmann und Werner Georg Kümmel. 1966 wurde er in Marburg mit einer Untersuchung über die paulinische Ethik zum Dr. theol. promoviert. 1970 habilitierte er sich (Venia Legendi für das Fach Neues Testament). 1972 wurde er zum Universitätsprofessor an der Philipps-Universität Marburg ernannt. Von 1974 bis zu seiner Emeritierung 2002 unterrichtete er auf dem Lehrstuhl für Neutestamentliche Wissenschaft in Erlangen. Von 1983 bis 1985 war er Dekan der dortigen Theologischen Fakultät. Seit 2006 war er korrespondierendes Mitglied der Akademie der Wissenschaften zu Göttingen.