En s'éloignant du Soleil, la première planète rencontrée est Mercure, à une distance moyenne de 0,38 unité astronomique de notre étoile. L'orbite de la planète est une ellipse relativement aplatie, si bien que la distance est en fait très variable, entre 0,31 et 0,47 unité astronomique.

 

La proximité de Mercure avec notre étoile explique que, vue depuis la Terre, la planète ne s'éloigne jamais beaucoup de l'astre du jour. La séparation angulaire maximale n'est que de 28 degrés. Mercure n'est donc visible depuis la Terre que pendant un laps de temps très court, lors du lever ou du coucher de Soleil. De plus, Mercure a un diamètre apparent très faible, ce qui rend pratiquement impossible l'observation du moindre détail à sa surface. 

 Il fallut ainsi attendre les années 1960 et l'utilisation d'un radar pour mesurer la période de rotation de la planète. A cette époque, des astronomes envoyèrent ainsi des ondes radio vers Mercure et analysèrent le signal renvoyé. Les ondes réfléchies présentaient un décalage en longueur d'onde lié à l'effet Doppler induit par le mouvement de rotation de la planète, ce qui permit de mesurer sa vitesse. La période de rotation fut ainsi estimée à environ 59 jours terrestres. 

La particularité de cette valeur est qu'elle correspond exactement aux deux tiers de la période de révolution de Mercure autour du Soleil, soit 88 jours. Il ne s'agit pas d'une pure coïncidence, mais du résultat de l'influence gravitationnelle du Soleil sur la rotation de Mercure, un mécanisme également en jeu dans le cas de la Lune. Remarquons que pour d'hypothétiques habitants de Mercure, la combinaison d'une lente rotation et d'une révolution rapide aurait une conséquence surprenante. En effet, sur la planète même, l'intervalle entre deux passages du Soleil à la verticale d'un point donné est égal au double de la période de révolution autour du Soleil. Autrement dit, une journée dure deux ans !

Avec un diamètre de 4900 kilomètres, Mercure est la deuxième plus petite planète du système solaire. Sa masse et sa gravité sont faibles et la planète a donc été incapable de retenir une atmosphère. La sonde Mariner 10, qui survola Mercure à trois reprises en 1974 et 1975, a néanmoins détecté quelques traces de gaz rares comme l'argon, le néon et l'hélium. L'absence d'atmosphère a pour conséquence une très grande différence de température entre le jour et la nuit. Mariner 10 a ainsi montré que la température sur la face exposée au Soleil est d'environ 470 degrés Celsius, alors qu'elle descend à -180 degrés sur la face non éclairée.

Mariner 10 a également profité de ses survols de Mercure pour photographier près de 45 pour cent de la surface de la planète. Ses images ont dévoilé un monde similaire à la Lune recouvert d'une multitude de cratères. Certaines formations sont plus originales, en particulier de très longs escarpements, parfois longs de plus de 500 kilomètres, qui semblent tracer un énorme quadrillage sur la planète. Ces escarpements se sont probablement formés lorsque, après sa naissance, la planète s'est refroidie et a rétréci en craquelant sa surface. Mariner 10 a également révélé la présence d'un énorme cratère, de 1300 kilomètres de diamètre, baptisé le bassin de Caloris, né lors de la collision avec une gigantesque météorite. Cet événement a été si cataclysmique qu'il a créé des ondes sismiques qui se sont propagées et ont donné naissance à un massif de montagnes de l'autre coté de la planète, à l'opposé du cratère.