Julija Merkulova inizia la sua carriera nel 1999, tra le file delle giovanili del Volejbol'nyj klub Lipeck-Indezit, squadra della sua città natale. Dopo un solo anno, viene ingaggiata nel 2000 dal Volejbol'nyj klub Zareč'e Odincovo, dove resta per nove stagioni. Negli anni trascorsi allo Zareč'e Odincovo vince un campionato e si aggiudica per sette volte la Coppa di Russia, oltre a disputare la finale di Coppa CEV 2006-07 e di Champions League 2007-08. Nel 2005 riceve le prime convocazioni in nazionale, con cui ha vinto la medaglia di bronzo al campionato europeo. Un anno dopo vince la medaglia d'argento al World Grand Prix, ma soprattutto vince il campionato mondiale 2006, in finale contro il Brasile. Nel 2007 vince per la seconda volta la medaglia di bronzo al campionato europeo.