Ulf Merbold trat 1973 in das Stuttgarter Max-Planck-Institut für Metallforschung ein. Zunächst als Stipendiat, war er nach seiner Promotion als Mitarbeiter angestellt. Dort war er hauptsächlich auf dem Gebiet der Festkörper- und Tieftemperaturphysik tätig.Nach verschiedenen Tätigkeiten bei der ESA trat Merbold als erster Nicht-US-Bürger seinen Shuttle-Flug im Jahr 1983 an. Seit 2004 ist Merbold als Raumfahrer pensioniert, hat aber einen Beratervertrag mit der ESA und hält Vorträge zum Themenkomplex "Wissenschaft im Weltraum".