V roce 2012 Merkulova vyhrála Taškentský mistrovství světa v celosvětovém šampionátu a finále individuálního aparátu v míči, obruči a klubech. Soutěží se spoluhráčkou Evgenií Kanaevou na mistrovství Evropy 2012
, místo Darii Kondakovové a Darii Dmitrievové, které byly obě zraněné, získala stříbrnou medaili v celosvětovém šampionátu. Na Velké ceně Vorarlbergu v Rakousku v červenci 2012 Merkulova získala bronzovou medaili v celkovém závodě za Kanaevou a Dmitrievou a stříbro ve finále obruče. Na mistrovství světa v Minsku skončila na čtvrtém místě v celkovém pořadí za Liubovem Charkashynou a v klubovém finále získala stříbro. Na letních olympijských hrách v Londýně v roce 2012 byla jmenována jako nominální druhá ruská účastnice pro individuální all-around, vedle Kanaevy, nicméně Dmitrieva ji nahradila v finálních zápasech Ruska dne 2. srpna 2012 kvůli zranění Merkulovy nohy.