Lea Mersch startete ihre Basketballkarriere bei den Paderborn Baskets. 2004 wechselte sie nach einem halbjährlichen High School_aufenthalt in Texas zum SV Brackwede. Mit diesem Verein gelang ihr sofort der Aufstieg in die 2. Damen-Basketball-Bundesliga. Lea Mersch wurde 2005 als 17-jährige vom Erstligist evo New Basket Oberhausen verpflictet. 2008 wurde Mersch zur besten Nachwuchsspielerin (Rookie of the year) der Saison 2007/2008 gekürt.In den Saisons 2009/2010 und 2010/2011 konnte sie wegen Problemen mit der Achillessehne viele Spiele nicht bestreiten.

Lea Mersch durchlief die Jugendnationalmannschaften und wurde 2008 bei der 45:69-Niederlage gegen Frankreich erstmals in der A-Nationalelf eingesetzt und war sofort mit 4 Punkten erfolgreich.