После окончания академии и защиты кандидатской диссертации Владимир Иванович Меркулов продолжил службу на кафедре «Радиолокация и радиоуправление» факультета радиоэлектронного оборудования, на которой прошел все ступени от преподавателя до профессора.

В. И. Меркулов — руководитель научной школы «Авиационное радиоуправление», один из идеологов разработки новых подходов в теории радиоуправления, основанных на представлении процессов и систем в многомерном пространстве состояний. Был решен ряд важных теоретических и практических задач, к которым прежде всего относится разработка аналого-дискретных алгоритмов многоцелевого сопровождения с высокодостоверной идентификацией радиолокационных измерений, оптимизация методов наведения летательных аппаратов на воздушные и наземные объекты и другие.

Совместно с коллегами им разработана теория многопозиционных систем наведения, обеспечивающих высокие показатели живучести, надежности и боевой эффективности.

Автор более 360 научных трудов, среди которых 12 монографий (в соавторстве), 6 учебников, более 40 патентов на изобретение, более 60 НИР.

Им подготовлено 9 кандидатов технических наук.

Профессор В. И. Меркулов успешно сочетал педагогическую деятельность в академии с практической работой в промышленности, являясь заместителем главного конструктора ОАО «Концерн радиостроения «Вега».

Член редакционных коллегий ведущих радиотехнических журналов страны — «Радиотехника», «Радиосистемы», «Успехи современной радиоэлектроники», «Информационно-измерительные и управляющие системы». Руководит выпуском серии монографий «Авиационные системы радиоуправления», авторами которой являются ведущие ученые технических вузов, научно-исследовательских организаций и конструкторских бюро страны.

Награжден 15 медалями.