Urodził się w rodzinie o artystycznych tradycjach. Podjął studia na warszawskiej Akademii Sztuk Pięknych w 1937 r., ale dyplom uzyskał formalnie dopiero w 1956 r. W akademii uczęszczał do pracowni Mieczysława Kotarbińskiego. Fascynowały go miejsca wspólne plastyki i filmu, czemu dawał wyraz w licznych tekstach krytycznych poświęconych tej problematyce. Wydawało się, że zdominuje ona jego pracę artystyczną, tym bardziej, że w roku 1950 rozpoczął pracę w łódzkiej PWST. Z „filmówką” związał się na długo. Był cenionym pedagogiem; wykładał rysunek i zagadnienia plastyki w filmie, pełnił funkcje dziekana wydziału operatorskiego i wydziału reżyserii, a w latach 1974–1975 był prorektorem szkoły. Wykładał też na uczelni filmowej w Brukseli. Malarskie fascynacje artysty obejmowały m.in. twórczość Fra Angelico, Ingres’a, Cézanne’a, a z Polaków – Mieczysława Janikowskiego. Mierzejewski uczył się od nich skupienia na motywie, powściągliwości, prostoty, która – jak przyznawał – urzekała go. Znajdował także upodobanie w tym, co monumentalne. Intrygowały go sposoby konstruowania obrazu przy pomocy niezbędnych tylko elementów, dążenie do zwięzłości. Prace Jerzego Mierzejewskiego znajdują się w muzeach w Łodzi, Warszawie oraz Amsterdamie, a także w kolekcjach prywatnych w Polsce i zagranicą, najwięcej w Holandii i USA.