Меркель — третий ребёнок в семье лютеранского пастора Хорста Каснера и учительницы Герлинды Каснер, родилась в Гамбурге. Вскоре после её рождения семья переехала в ГДР, где её отец возглавил приход в городке Темплин. В юности Меркель состояла в пионерской организации, Союзе свободной немецкой молодежи, и одновременно была членом молодёжной организации лютеранской церкви. В школе хорошо овладела русским языком. Позднее выучила английский.В 1978 окончила Лейпцигский университет по специальности физика. Во время учебы в университете была членом районного комитета FDJ Союза свободной немецкой молодежи, в 1986 защитила диссертацию по квантовой химии. С 1978 по 1990 работала в Центральном институте физической химии Академии наук ГДР. Одновременно курировала Агитпроп Академии наук ГДР.