Volker ter Meulen forschte vor allem zur Pathogenese und Immunreaktion von viralen Infektionen des Zentralnervensystems. Er zeigte, dass das Masernvirus Urheber der Subakuten Sklerosierenden Panenzephalitis (SSPE) und der Einschlusskörperchen-Enzephalitis (MIBE) ist und beschrieb die viralen und zellulären Mechanismen, die zu einer Masernpersistenz im Zentralnervensystem (ZNS) führen. In Tierversuchen gelang es ihm, die immunologischen und pathogenetischen Parameter bei persistierenden Infektionen in neuronalem Gewebe zu definieren. Diese Studien lieferten auch erstmals den experimentellen Beweis, dass Viren Autoimmunreaktionen im Zentralnervensystem induzieren können.

Ter Meulen studierte Medizin an den Universitäten Münster, Innsbruck, Kiel und Göttingen. In Göttingen wurde er 1960 promoviert und erhielt 1968 die Venia legendi für Kinderheilkunde und klinische Virologie. Von 1971 bis 1975 war er Abteilungsleiter für klinische Virologie am Institut für Virologie und Immunbiologie der Universität Würzburg. Von 1975 bis 2003 war er Vorstand des Instituts für Virologie und Immunbiologie. Die Leopoldina wählte ihn 1984 in die Sektion Mikrobiologie und Immunologie. Von 2003 bis 2010 war Volker ter Meulen XXV. Präsident der Leopoldina und von 2007 bis 2010 Präsident des European Academies Science Advisory Council (EASAC). Seit 2013 ist er Co-Chair des  InterAcademy Panel (IAP).

Unter seiner Führung wurde die Arbeit der Leopoldina in internationalen Gremien intensiviert und es wurden vermehrt Stellungnahmen für Politik und Gesellschaft publiziert. Diese Aktivitäten trugen wesentlich dazu bei, dass die Leopoldina 2008 von der Gemeinsamen Wissenschaftskonferenz zur Nationalen Akademie der Wissenschaften Deutschlands ernannt wurde.

Der Titel des Ehrensenators ist die höchste Auszeichnung der Universität Würzburg. Volker ter Meulen ist das vierte Leopoldina-Mitglied, dem diese Ehrung zuteil wird. Unter ihnen ist auch der amtierende Leopoldina-Präsident Jörg Hacker, der 2009 die Ehrensenatorwürde erhielt.