Pochi giorni prima del Gran Premio d'Australia 2015 la Marussia annunciò che lo spagnolo avrebbe affiancato Will Stevens per la corsa. La presenza del pilota spagnolo per il resto della stagione era comunque in dubbio, poiché il suo contratto veniva rinnovato solo di gara in gara.. Dopo aver mancato il debutto in Australia perché la Manor non era riuscita a mandare in pista le proprie vetture per via di problemi tecnici, Merhi esordì nel successivo Gran Premio della Malesia, nel quale riuscì a tagliare il traguardo in quindicesima posizione, pur staccato di tre giri. A causa della scarsa competitività della sua monoposto fu costretto a navigare nelle retrovie e a lottare solamente con il compagno di squadra, che riuscì a battere per la prima volta al Gran Premio di Monaco, arrivando 16º. In Gran Bretagna giunse 12º davanti al compagno di team e ottenne così il miglior risultato in carriera. Alla vigilia della corsa di Singapore venne sostituito dallo statunitense Alexander Rossi, con cui si alternò nel finale di stagione: Merhi disputò infatti le gare di Russia e Abu Dhabi.