Klaus Mertes wurde in Bonn geboren, die ersten elf Lebensjahre verbrachte er im Ausland: in Marseille, Paris und Moskau. 1966 kehrte er mit seiner Familie nach Bonn zurück. Am Aloisiuskolleg der damaligen Hauptstadt machte er Abitur. Nach dem Wehrdienst studierte er von 1975 bis 1977 Klassische Philologie/Slawistik in Bonn. Danach begann er das zweijährige Noviziat des Jesuitenordens in Münster.
Sein Theologie-Studium schloss er nicht sofort an, er studierte zunächst Philosophie und machte ein zweijähriges Praktikum in der Offenen Jugendarbeit in Trier. Erst 1983 begann er sein Studium der Katholischen Theologie in Frankfurt am Main in Sankt Georgen.
Am 4. Oktober 1986 wurde er im Frankfurter Kaiserdom Sankt Bartholomäus zum Priester geweiht. Es folgte ein Latein-Studium an der Goetheuniversität und ein Referendariat an einem Gymnasium. 1990 ging er mit der ärztlichen Hilfsorganisation "German Doctors" mehrere Monate nach Kalkutta. Er verbrachte daraufhin zwei Jahre in Nordirland, in Belfast und Coleraine. Von 1994 bis 2011 war er am Berliner Canisius-Kolleg, ab 2000 als Rektor.
Mertes machte 2010 als damaliger Schulleiter einen Missbrauchsskandal öffentlich. Dies löste in Folge eine große Debatte über sexuellen Missbrauch in der katholischen Kirche aus und führte zur Aufdeckung weiterer Fälle auch in nicht-kirchlichen Einrichtungen. Er engagierte sich in der Folgezeit dafür, dass Missbrauch in Kirchen und anderen Einrichtungen aufgearbeitet wird und präventive Maßnahmen ergriffen werden.
Auf seine Zeit beim Canisius-Kolleg folgten neun Jahre als Direktor von Sankt Blasien, dem Internationalen Jesuitenkolleg. Zurzeit ist er der Superior der Jesuitenkommunität im Ignatiushaus in Berlin. Außerdem arbeitet er für die Redaktion "Stimmen der Zeit", ist Buchautor, Geistlicher Präses der Katholischen Elternschaft Deutschlands (KED) und im Kuratorium der "Stiftung 20. Juli 1944".
Seine Lieblingsstelle in der Bibel steht im Römerbrief (5,3f): "Bedrängnis bewirkt Geduld, Geduld Bewährung, Bewährung Hoffnung."
In seiner knapp bemessenen Freizeit spielt er Geige, seit einigen Jahren hauptsächlich Bratsche, besonders gerne im Streichquartett.