Früh verwaist, wuchs Alexander bei Verwandten auf. 1855 trat er in das Missionshaus in Berlin ein, um sich zum Missionar ausbilden zu lassen. Die Aussendung erfolgte am 23. November 1858. Zusammen mit Karl-Heinrich Theodor Grützner reiste er von Amsterdam per Segelschiff nach Kapstadt und weiter nach Natal.
Am 14. August 1860 gründete er mit Missionar Grützner in der Nähe von Lydenburg die Missionsstation Gerlachshoop. Dort wurde Merensky am 11. Januar 1861 ordiniert. Eine weitere Missionsstation, Kchalathlolu, wurde im August 1861 eingeweiht. Am 15. Oktober 1863 heiratete Merensky Marie Liers aus Breslau. Sie wohnten zusammen sieben Monate (bis Mai 1864) in Kchalatlolu. Mit Erlaubnis der Bapedi gründeten sie etwa 15 km von der Hauptstadt die Missionsstation Ga-Ratau. Im Mai 1864 wurde diese Station eingeweiht.
Aus der Ehe mit Marie Liers gingen sieben Kinder hervor, als viertes Kind Hans Merensky.
Der Bapedi-Herrscher Sekhukhune vertrieb Merensky aus der Mission, weil er in ihm eine Bedrohung seiner Herrschaft sah und ihn der Zusammenarbeit mit den Buren bezichtigte.[1] Merensky erwarb aus eigenen Mitteln im Januar 1865 eine Farm im Distrikt Middelburg in der Transvaal-Republik. Zusammen mit Missionar Grützner gründete er hier am 8. Januar 1865 die Missionsstation Botshabelo – ein Nord-Sotho-Wort für „Zuflucht“. 1869 wurden in Botshabelo eine Schmiede, eine Wagenbau-Werkstatt und eine Mühle errichtet. Viele der Dorfbewohner lernten hier ihr Handwerk. Im Petermanns Mitteilungen in Berlin erschien 1870 eine erste Publikation von Merensky über die Simbabwe-Ruinen. Darin hatte er Forscherberichte zusammengefasst. Im Selbstverlag brachte er die die Original Map of Transvaal heraus.
Die Transvaal-Republik wurde 1877 von den Briten annektiert und Sir Wolseley machte Botshabelo zu seinem Hauptquartier in Transvaal. Im Ersten Burenkrieg 1881 war Merensky Stabsarzt der Burentruppen. Er war bei den Kämpfen um Laingsnek, Skuinshoogte und in der Schlacht am Majuba Hill dabei und beschrieb von seinem Posten im Veldhospital das Geschehen, das er aus der Ferne mit einem Fernrohr beobachtete. Nach Kriegsende misstrauten ihm sowohl Briten als auch Buren, und Merensky entschied sich, sein Amt in Südafrika niederzulegen und mit seiner Familie nach Deutschland zurückzukehren. 1883 wurde er zum Inspektor der Berliner Mission ernannt. In Deutschland zeigte er großes Interesse für die deutsche Kolonialisation und wurde Mitglied der Gesellschaft für Deutsche Kolonialisten. Er schrieb auch Beiträge für die Deutsche Kolonialzeitung. Im Jahr 1880 wurde er zum Mitglied der Leopoldina gewählt.
1890 unternahm er eine Reise zum Nordende des Njassa-Sees (heute Malawisee in Malawi) in das Kondeland. Dort gründete er zwei weitere Missionsstationen, Wangemannshöhe und Manow. Später veröffentlichte er eine Landkarte von diesem Gebiet. Auf seiner Rückreise nach Deutschland besuchte er nochmal Botshabelo.
In Deutschland verliehen ihm die Universitäten Berlin und Heidelberg für seine wissenschaftliche Publikationen Ehrendoktortitel. Merensky starb in Berlin und wurde auf dem Kaiser-Wilhelm-Gedächtnis-Friedhof begraben.
In der Nähe von Middelburg wird heute im Museumsdorf Botshabelo die Kultur der Ndebele gepflegt und der Öffentlichkeit nahegebracht.