尽管也有人怀疑过水星的自转周期，但由于仪器、技术等方面的原因，人们对水星精确的自转周期仍不知晓。随着天文学观测水平和仪器精密程度的提高，水星自转周期终于被测出来了。1965年，美国天文学家用阿雷西博天文台射电望远镜向水星发射了雷达波进行探测。这是一架世界上最大的射电望远镜（口径305米），它测出了水星的精确的自转周期为58.646天。原来，水星绕太阳公转2圈的同时，绕其轴自转3周，因此，水星的自转周期刚好是公转周期的2/3。
此后，科学家对水星进行了更深入的探测和研究，但即使是当时地球上最好的望远镜，也很难让人们看清水星表面的情况。于是，科学家们采用了行星探测器这种高端的工具。美国于1973年11月3日发射了“水手10号”行星探测器，它是至今为止地球人的唯一“访问”过水星的宇宙飞船。这次发射的主要任务是探测水星，顺便考察一下金星。“水手10号”的总重量约528千克，从磁强计杆顶端到抛物面天线外缘的宽度达9.8米。宇宙飞船经过3个多月的飞行，于1974年2月5日飞越金星，离金星最近时只有5000千米。飞船在对金星考察的同时，借助金星的引力“支援”，其运动的速度和方向发生改变，进入了一条飞向水星的轨道，终于在3月29日到达水星上空。