Merckx va ser seleccionat per disputar la cursa masculina en carretera als Jocs Olímpics d’estiu de 1964, on va finalitzar en dotzena posició. Durant aquella mateixa temporada va guanyar la cursa amateur en carretera del Campionat del Món que es va disputar a Sallanches, França. Merckx va romandre en categoria amateur fins a l'abril de 1965 i va finalitzar aquesta fase de la seva carrera esportiva amb vuitanta victòries al seu favor.