Завербован НКВД СССР в 1938 году при помощи своей матери Марии Каридад, являвшейся агентом советской разведки. Был вывезен из Испании и под руководством советского чекиста Н.И. Эйтингона участвовал в подготовке покушения на Л.Д. Троцкого, высланного в 1929 году из СССР, а в 1932 году лишённого советского гражданства, выступившего в 1938 году инициатором создания 4-го Интернационала.
В сентябре 1939 года Рамон Меркадер переправился в США, в город Нью-Йорк с паспортом на имя канадского бизнесмена и сблизился с Сильвией Агелофф, входившей в окружение Троцкого. В октябре того же года Меркадер перебрался в Мехико, где Троцкий проживал со своей семьей, объясняя это якобы делами фирмы (на самом деле — прикрытием, созданным для него Эйтингоном), и убедил Агелофф переехать к нему.
В марте 1940 года он под именем Жака Морнара и не без помощи Агелофф впервые попал на виллу Л. Д. Троцкого. Троцкому понравился молодой человек, который умело выдавал себя за убеждённого троцкиста.
20 августа 1940 года Меркадер приехал на виллу под предлогом показать Троцкому свою статью, а когда тот начал её читать, он наносит Троцкому смертельную рану ударом ледоруба по голове, от которого Троцкий на следующий день умирает.
Меркадер был арестован и, объяснив свой поступок, как акт возмездия борца-одиночки, вызванный разочарованием в троцкизме, и отказывается давать показания. «Покушавшийся назвал себя Жан Морган Вандендрайн, и принадлежит к числу последователей и ближайших людей Троцкого», - сообщалось в газете "Правда" от 22 августа 1940 года.
Длительное время Меркадер содержался в полицейских тюрьмах, непрерывно подвергаясь избиениям и пыткам. Только в марте 1941 года его перевели в городскую тюрьму, где условия содержания несколько улучшились. Суд состоялся только в мае 1944 года, Меркадер был приговорён к 20 годам лишения свободы (максимальный срок заключения по мексиканским законам). Только в 1950 году троцкистам удалось установить настоящее имя Меркадера, но и тогда он не признался в сотрудничестве с советской разведкой, объясняя убийство личными мотивами.
Рамон Меркадер полностью отбыл срок заключения, был освобождён 6 мая 1960 года и доставлен на Кубу, а затем тайно переправлен пароходом в СССР.
За выполнение специального задания и проявленные при этом героизм и мужество, Указом Президиума Верховного Совета СССР от 31 мая 1960 года Рамону Меркадеру (по тексту Указа - Лопес Рамон Иванович) присвоено звание Героя Советского Союза, с вручением ордена Ленина и медали "Золотая Звезда".
Жил в городе-герое Москве, являлся старшим научным сотрудником Института марксизма-ленинизма при ЦК КПСС, занимался исследованием гражданской войны в Испании. В сентябре 1974 года переехал на Кубу по состоянию здоровья и по приглашению кубинского руководителя Фиделя Кастро, работал советником Министерства внутренних дел. Жил в Гаване, где и скончался 18 октября 1978 года от саркомы.
Прах Рамона Меркадера был перевезён в Москву и погрёбен на Кунцевском кладбище под именем Лопеса Рамона Ивановича.
