Figlia di Cesare Merlin, era sorella del partigiano Toni Merlin, organizzatore e comandante del battaglione "Manara", e successivamente della brigata partigiana autonoma "7° Alpini". Come lui, morto in combattimento, fu coinvolta nella resistenza partecipandovi dal luglio 1944 come staffetta. Nel 1949 sposò il partigiano Aldo Sirena, tra i primi organizzatori del CLN Belluno da cui ebbe il figlio Antonio. La sua carriera di giornalista cominciò con la pubblicazione di racconti nella Pagina della donna de l'Unità. Dal 1951 al 1982 fu corrispondente a Belluno, Milano, Vicenza e Venezia sempre per lo stesso quotidiano. Nel frattempo partecipava anche alla vita politica come consigliere provinciale del PCI (1964-1970). In seguito ha collaborato con altre riviste e ha pubblicato numerosi saggi dedicati soprattutto al ruolo delle donne nella resistenza. Tina Merlin viene ricordata, più che per la sua pur ricca produzione letteraria, per avere aiutato, con caparbietà e ostinazione, a mettere in luce la verità sulla costruzione della diga del Vajont. Dando voce alle denunce degli abitanti di Erto e Casso, Tina Merlin riuscì a denunciare i pericoli che avrebbero corso i due paesi se la diga fosse stata effettivamente messa in funzione. Inascoltata dalle istituzioni, la giornalista fu denunciata per "diffusione di notizie false e tendenziose atte a turbare l'ordine pubblico", processata e assolta dal Tribunale di Milano. In seguito alla Strage del Vajont, consumata il 9 ottobre 1963, la Merlin tentò di pubblicare un libro sulla vicenda, Sulla pelle viva. Come si costruisce una catastrofe, che tuttavia trovò un editore solo nel 1983. Morì il 22 dicembre 1991 dopo un anno di malattia a soli 65 anni d'età. Nel 1992 è stata fondata l'Associazione Culturale a lei intitolata. Postumo uscì il libro autobiografico La casa sulla Marteniga. Inoltre sono stati intitolati nel 1992 a Tina Merlin la scuola materna del comune di Vajont e il circolo ARCI di Montereale Valcellina. Nel film del 2001 Vajont - La diga del disonore è stata impersonata da Laura Morante.