Die Merseburger Straße ist eine wichtige Verbindungsstraße im Leipziger Westen (Ortsteile Plagwitz [Hausnummern 1–25 und 2–38], Lindenau [Hausnummern 27–75 und 38A–74], Altlindenau [Hausnummern 77–141 und 78–148], Neulindenau [Hausnummern 183–189], Leutzsch [Hausnummern 150–160] und Burghausen-Rückmarsdorf [Hausnummern 207–263 und 200–264], Gemarkungen Plagwitz, Lindenau, Leutzsch, Burghausen und Rückmarsdorf). Sie hat den amtlichen Straßenschlüssel 06001.
Die Straße beginnt als Anliegerstraße an der Zschocherschen Straße (Gemarkung Plagwitz, Ortsteil Plagwitz; seit 1897 Kleinzschochersche Straßenbahntrasse), von der sie am Nord-Ende der König-Johann-Brücke abzweigt, und führt zunächst geradlinig nach Westen. Dabei befindet sich auf der Südseite der Straße der deutlich tiefer liegende Karl-Heine-Kanal; die Nordseite ist mit dem Eckhaus Zschochersche Straße 52 und den Häusern Merseburger Straße 2 bis 10 (Eckhaus) dicht bebaut. Während im weiteren Verlauf nach Westen eine Rampe (Fuß-/Radweg) hinab zum Kanal führt, biegt die Merseburger Straße selbst im rechten Winkel nach Norden, wo sie in die Lauchstädter Straße (bis 1908: »Mühlenstraße«) mündet. In diesem Abschnitt liegen auf der Ostseite das Eckhaus Nr. 10, das Mittelhaus Merseburger Straße 12 und das Eckhaus Lauchstädter Straße 31; auf der Westseite die Häuser Nr. 1 (Eckhaus) und 3 sowie das Eckhaus Lauchstädter Straße 33.
An der Nordwestseite der Lauchstädter Straße bildet die Merseburger Straße zunächst einen kleinen dreieckigen Schmuckplatz (Eckhaus Nr. 7), und führt dann geradlinig in nordnordwestliche Richtung. Dabei kreuzt sie die Weißenfelser Straße. Auf der Kreuzung mit der Karl-Heine-Straße (hier bis 1893 »Albertstraße«; seit 1896 verkehrt hier die Plagwitzer Straßenbahntrasse) verlässt die Merseburger Straße die Gemarkung und den Ortsteil Plagwitz.
Dieser Plagwitzer Teil der Straße ist 423 Meter lang. Der in Süd-Nord-Richtung verlaufende Abschnitt wurde in den 1860er Jahren angelegt und erhielt den Namen Turnerstraße (Turnerſtraße).? Ende der 1880er Jahre wurde auf dem Gelände der vormaligen Windmühle auch der Ost-West-Abschnitt der Straße angelegt und 1889 zur Turnerstraße gezogen.
In Lindenau führt die Merseburger Straße weiter als Anliegerstraße geradlinig nach Nordnordwesten. Dabei kreuzt sie die Aurelienstraße, nimmt die von Osten kommende Schillingstraße auf, kreuzt in einem spitzen Winkel die Endersstraße (ursprünglich: »Teichstraße«, später: »Bahnhofstraße« [1877–1886], »Kaiser-Wilhelm-Straße« [1886–1907] und »Kaiserstraße« [1907–1947]) und mündet schließlich auf die Lützner Straße (Ortsteilgrenze zu Altlindenau; hier verkehrt seit 1897 die Neulindenauer Straßenbahntrasse). Der Abschnitt zwischen Enders- und Lützner Straße ist inzwischen zum Fuß-/Radweg zurückgebaut und für Kraftfahrzeuge gesperrt.
Dieser südliche Lindenauer Abschnitt der Straße (Ortsteil Lindenau) hieß seit dem 26. November 1877 Heinestraße (Heineſtraße). Damit wurde (vielleicht erstmals) der Leipziger Unternehmer Dr. Carl Heine (1819–1888) geehrt. Auf der Ostseite der Straße befindet sich im Abschnitt zwischen Aurelien- und Schillingstraße die Karl-Heine-Schule (Berufsschule, Hausnummer 56/58).
Auf der Nordseite der Lützner Straße wendet sich die Merseburger Straße als Bundesstraße 181 (mit einem deutlichen Versatz nach Westen) in eine nordwestlichere Richtung. Dabei nimmt sie die von Nordosten kommende Gemeindeamtsstraße auf, kreuzt die Demmeringstraße, nimmt die von Nordosten kommende Apostelstraße auf, kreuzt die Hebelstraße (bis 1905 »Erdmannstraße«) und nimmt die nach Norden führende Georg-Schwarz-Straße (hier ursprünglich »Gundorfer Straße«, 1933–1945 »Schlageterstraße«, 19.05.–31.07.1945 »Gundorfer Straße«) auf. Hier wendet sie sich in eine etwas westlichere Richtung, nimmt die von Westen kommenden Karl-Ferlemann-Straße (bis 1905 »Weststraße«, 1905–1945 »Reuterstraße«) und Queckstraße, die von Osten kommenden Erich-Köhn-Straße (1886–1907: »Wettinerstraße«, 1907–1950 »Albertinerstraße«) und Calvisiusstraße (1886–1907 »Tauchnitzstraße«), die von Westen kommende Hauschildstraße sowie die von Osten kommenden Spittastraße (1887–1906 »Georgstraße«, 1906–1939 »Spittastraße«, 1939–1945 »Riemannstraße«), Uhlandstraße (1887–1897 »Schillerstraße«) und Wielandstraße (bis 1906 »Goethestraße«) auf. Schließlich nimmt sie die nach Nordwesten führende Franz-Flemming-Straße auf und überquert auf einer Brücke die Zeitzer Eisenbahn und die Grenze zur Gemarkung Leutzsch (bis 1922 Stadtgrenze).
Dieser nördliche Lindenauer Abschnitt war der Anfang der alten Landstraße von Lindenau nach Merseburg, und erhielt deshalb als Richtungsstraße den Namen Merseburger Straße (Merſeburger Straße).
In Leutzsch führt die Merseburger Straße weiter nach Westen und nimmt dabei die von Süden kommende Saalfelder Straße sowie die von Norden kommende Rückmarsdorfer Straße (bis 1928: »Schönauer Straße«) auf. Unmittelbar hinter der Einmündung kreuzt die Grenze zur Gemarkung Rückmarsdorf (bis 1999 Stadtgrenze).
In Rückmarsdorf nimmt die Merseburger Straße in einer gemeinsamen Kreuzung die von Süden kommende Schomburgkstraße und die nach Norden führende Ludwig-Hupfeld-Straße auf, nimmt die von Süden kommenden Straßen An der Kaninchenfarm und An der Merseburger Straße auf, überquert auf einer Brücke die Thüringer Eisenbahn und auf einer weiteren Brücke den Elster-Saale-Kanal. Nun nimmt sie die von Süden kommende Straße Zum Bahnhof (bis 2001: »Bahnhofstraße«), zwei Arme der von Norden kommenden Straße Am Finkenherd, die von Süden kommende Tucholskystraße und die von Norden kommende Straße Grüner Bogen (bis 2001 zur Merseburger Straße) sowie die nach Süden führende Straße Am Rain (bis 2001 »Am Wasserwerk«) auf und endet schließlich an der Kreuzung mit der Miltitzer Straße, von der aus die Bundesstraße 181 als Straße »Sandberg« weiter nach Westen führt.
Seit dem 1. Juli 1993 gehört der Plagwitzer Abschnitt der Straße zum Postleitbezirk 04229, der Lindenauer Abschnitt zum Postleitbezirk 04177 und der Leutzscher Abschnitt zum Postleitbezirk 04179. Die Gebäude in Burghausen und Rückmarsdorf gehören zum Postleitbezirk 04178. Die geradzahligen Hausnummern befinden sich auf der nordöstlichen Straßenseite.
Im Jahr 1866 wurde auf der Nordseite der Merseburger Straße (im Lindenauer Abschnitt zwischen Wieland- und Franz-Flemming-Straße) der Friedhof Lindenau (Hausnummer 148) angelegt.
Am 22.07.1882 wurde in der Heinestraße die Lindenauer Straßenbahntrasse der Leipziger Pferde-Eisenbahn in Betrieb genommen, deren stadtwärtiges Gleis aus der westlichen Albertstraße kommend in die Heinestraße einbog und diese in die östliche Bahnhofstraße abbiegend wieder verließ.
Mit der Eingemeindung der Gemeinden Plagwitz und Lindenau zum 1. Januar 1891 kamen die Turner-, Heine- und Merseburger Straße zur Stadt Leipzig.
Am 20. Februar 1893 wurde beschlossen, die Turnerstraße und die Heinestraße mit Wirkung vom 2. Mai 1893 mit zur Merseburger Straße zu ziehen. Dabei mussten auch die Hausnummern neu vergeben werden.
Am 30. Oktober 1896 wurde in der mittleren Merseburger Straße der elektrische Straßenbahnbetrieb durch die (blaue) »Große Leipziger Straßenbahn« aufgenommen.
Am 27. Januar 1899 wurde entlang des Abschnitts zwischen Demmering- und Gundorfer Straße die Leutzscher Straßenbahntrasse in Betrieb genommen.
Seit dem 7. Februar 1917 wurde das Straßenbahngleis in der mittleren Merseburger Straße nicht mehr im Linienverkehr befahren.
Mit der Eingemeindung der Gemeinde Leutzsch in die Stadt Leipzig zum 1. Januar 1922 wurde der Geltungsbereich der Merseburger Straße bis an die Grenze zur Gemeinde Rückmarsdorf (neue Stadtgrenze bis zum Jahr 2000) verlängert.
Vom 15.06.1960 bis 14.12.1961 wurden wegen Bauarbeiten die Straßenbahnlinien 2 und 23 noch einmal im Linienverkehr durch die mittlere Merseburger Straße geführt.
Am 3. Oktober 1967 wurden die Gleise in der mittleren Merseburger Straße baulich vom sonstigen Streckennetz getrennt und die Trasse damit endgültig stillgelegt.
Seit dem 18. März 1992 bildet die Merseburger Straße im Abschnitt zwischen Franz-Flemming- und Rückmarsdorfer Straße die Grenze zwischen den Ortsteilen Leutzsch (im Norden) und Lindenau (im Süden; östlich der Zeitzer Eisenbahn) bzw. Neulindenau (im Süden; westlich der Zeitzer Eisenbahn).
Seit dem 1. April 1995 gehört der Abschnitt der Merseburger Straße südlich der Karl-Heine-Straße (Hausnummern 2 bis 74 und 1 bis 75) zum Sanierungsgebiet Plagwitz.
Mit der Eingemeindung der Gemarkungen Burghausen und Rückmarsdorf aus der ehemaligen Gemeinde Bienitz in die Stadt Leipzig zum 1. Januar 2000 entstand der heutige Gesamtstraßenzug. Dabei bildet die Straße im Abschnitt zwischen der Kanalbrücke und der Gemarkungsgrenze Böhlitz-Ehrenberg / Burghausen (einige Meter östlich der Einmündung der Straße »Grüner Bogen«) die Grenze zwischen den Ortsteilen Böhlitz-Ehrenberg (im Norden) und Burghausen-Rückmarsdorf (im Süden).
Seit dem 10. Dezember 2003 gehört ein Teil der Straße (Hausnummern 77–115 und 76–90) zum Sanierungsgebiet Lindenau II.