Merel befasste sich unter anderem mit der Arithmetik elliptischer Kurven und bewies 1996 in seiner Habilitation einen Satz über die gleichmäßige Beschränktheit der Ordnung der Torsionsgruppe elliptischer Kurven über Zahlkörpern.[2] Er löste damit ein seit mehr als dreißig Jahren offenes Problem. Schranken für die Ordnung der Torsionsgruppe waren vorher nur für spezielle Zahlkörper bekannt (zum Beispiel für rationale Zahlkörper durch die Arbeit von Mazur 1977). Merel konnte eine durch den Grad des Zahlkörpers gegebene Schranke angeben.
1995 erhielt er die Bronze-Medaille der CNRS. Er erhielt den Saintour-Preis (1994) und den Peccot-Preis (1995) des Collège de France. 1996 erhielt er den EMS-Preis auf dem Europäischen Mathematikerkongress (ECM) in Bukarest. 1997 erhielt er den US-amerikanischen Blumenthal-Preis. 1998 war er Invited Speaker auf dem Internationalen Mathematikerkongress in Berlin (Points rationnels et Séries de Dirichlet).
