Etichettata come “sovversiva” per la sua partecipazione al complotto nell’attentato al Duce del 1925, venne incarcerata più volte e, nel 1929, condannata al confino in Sardegna, per cinque anni. Perseguitata dal fascismo, quando fu liberata decise di trasferirsi a Milano, dove conobbe Filippo Turati, si dedicò al Soccorso rosso, animò gli scioperi del 1934 e, nel mentre, tenne lezioni private di francese nella sua casa in via Alfredo Catalani 63 (quartiere Lambrate). A casa Merlin si riunirono anche i leader del rinato Partito socialista (come Sandro Pertini, Lelio Basso e Rodolfo Morandi) per preparare l’insurrezione.
In seguito, grazie alla preside Ines Saracchi, Lina Merlin iniziò a insegnare come supplente presso la Scuola femminile “Caterina da Siena”.
Dopo l’8 settembre 1943 entrò nella Resistenza: iniziò col procurare il vestiario necessario ai partigiani, ed organizzò con altre antifasciste i Gruppi di difesa della donna (1944). Prese parte a diverse azioni, rischiando più volte la vita, come il 25 aprile 1945, quando, insieme al professor Giorgio Cabibbe ed alla Brigata Rosselli, occuparono il Provveditorato agli studi di Milano, imponendo la resa.
Il 27 aprile 1945 venne nominata dal CLNAI – Comitato di liberazione nazionale Alta Italia, vicecommissario alla Pubblica istruzione di tutta la Lombardia; mentre il 29 giugno fu chiamata a far parte della Direzione nazionale del Partito socialista, in qualità di responsabile della Commissione femminile nazionale: dovette trasferirsi a Roma. Qui collaborò con l’«Avanti!» (organo ufficiale del PSI) e fu tra le fondatrici dell’UDI – Unione donne italiane.
Nel 1946 venne eletta all’Assemblea Costituente e prese parte al grande progetto di stesura della Costituzione. In particolare, a lei si devono due passaggi fondamentali negli articoli 3 e 7: “senza distinzione di sesso” e “La donna lavoratrice ha gli stessi diritti e, a parità di lavoro, le stesse retribuzioni che spettano al lavoratore”. Specifiche di non poco conto, che sancirono l’impegno concreto e costante della Merlin nella lotta per la parità di genere e che diedero prova del suo sostegno al lungo e difficile processo di emancipazione della donna.
Nel 1948 fu la prima donna a tenere un discorso a Palazzo Madama, durante il quale propose l’abolizione delle case di tolleranza (all’epoca in Italia erano presenti oltre settecento bordelli) e sostenne l’introduzione dei reati di sfruttamento e favoreggiamento della prostituzione. La Legge Merlin (n. 75) venne accettata solo dieci anni dopo, nel 1958; ma la prostituzione volontaria e compiuta da donne e uomini maggiorenni, non sfruttati, rimase legale, in quanto considerata parte delle scelte individuali, ed espressione di quella libertà personale garantita ad ogni individuo, proprio dalla stessa Costituzione.
Nel 1950 fondò, insieme con le parlamentari democristiane Ida D’Este, Angela Guidi Cingolani, Maria Federici e Maria De Unterrichter Jervolino, il Comitato italiano di difesa morale e sociale della donna (CIDD), del quale fu vicepresidente sino al 1963.
Nel 1953 fu rieletta, unica donna, in Senato.
Nel 1955, mentre era impegnata nella battaglia per la legge di chiusura dei bordelli di Stato e per la cancellazione della sigla “N. N.” dai certificati dei figli nati fuori dal matrimonio, condusse un’inchiesta sulla condizione delle prostitute negli ospedali, nelle prigioni e nelle case di tolleranza, insieme a Carla Voltolina (compagna di Sandro Pertini), la quale, scelse alcune delle numerose lettere giunte alla senatrice e le pubblicò nel volume “Lettere dalle case chiuse”, firmandosi col cognome di sua madre, Barberis.
Negli anni Sessanta, Lina Merlin abbandonò la politica e decise di tornare a vivere a Milano, dove collaborò con l’Umanitaria; ma quando sentì di aver bisogno di un’assistenza costante, si trasferì a Padova, anche se espresse la volontà di essere sepolta nella città a cui fu più legata: Milano. Quando, il 10 agosto 1979, morì e fu cremata, venne tumulata accanto al marito nel Cimitero monumentale di Milano, ma nel 2013 le sue ceneri sono state traslate in un loculo della cripta del Famedio.

Annalisa Bertani