Nacido de San Petersburgo, Rusia. Se mudó a Alemania en 1912, donde obtuvo un doctorado en zoología por la Universidad de Leipzig en 1915. Durante la Primera Guerra Mundial, sirvió en el ejército alemán.

Mertens trabajó en el Museo Senckenberg de Historia Natural de Frankfurt, durante muchos años, comenzando como asistente en 1919 y jubilándose como director emérito en 1960.^[2]​ También se convirtió en profesor de la Universidad Goethe de Fráncfort en 1932, y catedrático en 1939.  En su calidad de curador del museo (encargado de sus colecciones), y también por los diversos puestos que ocupó en la Universidad, pudo viajar mucho y estudiar lagartos (en particular varánidos, lacértidos, y geckos) en muchos países diferentes, incluyendo Indonesia, Namibia o El Salvador.^[2]​

Durante la Segunda Guerra Mundial, evacuó la mayoría de las colecciones del Museo Senckenberg a pequeñas ciudades. También hizo que soldados alemanes que luchaban en el extranjero recolectaran y le enviaran especímenes.^[2]​

Fue autor de varios libros sobre zoología, incluyendo, el de 1952 La Vie des Amphibiens et Reptiles, con una traducción al inglés The World of Amphibians and Reptiles, publicada en 1960. Mertens describió al menos 59 especies de reptiles^[3]​ y numerosos anfibios.^[4]​

Nueve especies y dos subespecies de reptiles han sido bautizadas en honor a Mertens:^[2]​ Amblyrhynchus cristatus mertensi (iguana marina de San Cristóbal), Amphisbaena roberti (lagarto gusano de Robert), Chalcides mertensi (eslizón argelino de tres dedos), Cryptoblepharus mertensi (eslizón de ojos de serpiente de Mertens), Erythrolamprus mertensi (serpiente del bosque tropical de Mertens), Liolaemus robertmertensi (iguana arbórea de Robert), Micrurus mertensi (serpiente coral de Mertens), Phalotris mertensi (serpiente devoradora de lagartos de Mertens), Phelsuma robertmertensi (geco diurno de Mertens), Tropidoclonion lineatum mertensi (serpiente rayada de Mertens) y Varanus mertensi (vagano acuático de Mertens). También el Vanderhorstia mertensi (gobio camarón de Mertens) lleva su nombre.^[5]​^[6]​

Además, al menos ocho especies de reptiles han sido nombradas con su epónimo,^[2]​^[7]​ e.g., Varanus mertensi, un lagarto monitor.

Mertens murió, a sus 80 años, tras ser mordido mientras alimentaba a su mascota, la serpiente de la sabana Thelotornis capensis.  Como no existía un antiveneno aplicable en ese momento, sufrió durante 18 días antes de morir.  Llevó un diario sobre su deterioro, anotando que era el «für einen Herpetologen einzig angemessene Ende» (el único fallecimiento apropiado para un herpetólogo).^[2]​

La muerte de Robert Mertens coincide con la de otro conocido herpetólogo, Karl Patterson Schmidt, ocurrida casi 20 años antes. Ambos eran herpetólogos, fueron mordidos por un colúbrido venenoso nativo de África y documentaron sus síntomas hasta su muerte.

• Kraig Adler. 1989. Contributions to the History of Herpetology, Society for the study of amphibians and reptiles : 202 p. ISBN 0-916984-19-2

• Allen G. Debus (dir.) 1968. World Who’s Who in Science. A Biographical Dictionary of Notable Scientists from Antiquity to the Present. Marquis-Who’s Who (Chicago) : xvi + 1855 p.

• Jean Lescure & Bernard Le Garff. 2006. L'étymologie des noms d'amphibiens et de reptiles. Éditions Belin, ISBN|2-7011-4142-7

La abreviatura Mertens se emplea para indicar a Robert Mertens como autoridad en la descripción y taxonomía en zoología.