Sonda wymagała specjalnej ochrony przed promieniowaniem słonecznym, szczególnie intensywnym w sąsiedztwie Merkurego – natężenie promieniowania słonecznego jest tam 11 razy większe niż na Ziemi, a temperatura powierzchni Merkurego sięga 450 °C. Wszystkie systemy były utrzymywane w temperaturze pokojowej dzięki okryciu jednej całej strony statku ceramiczną osłoną odporną na wysokie temperatury. Wymagała ona, aby sonda była zwrócona do Słońca zawsze osłoniętą stroną.
Instrumenty naukowe thumb|250px|Rozmieszczenie przyrządów naukowych na sondzie MESSENGER Podwójny system obrazowania (Mercury Dual Imaging System, MDIS) – zestaw dwóch kamer (wąsko- i szerokokątnej) do fotografowania powierzchni Merkurego i zbierania danych topograficznych. Umieszczone na ruchomej platformie pozwalającej na obserwowanie wybranych obszarów, niezależnie od pozycji całego statku. Spektrometr promieniowania gamma i neutronów (Gamma-Ray and Neutron Spectrometer, GRNS) – przyrząd wykrywający izotopy promieniotwórcze w skorupie Merkurego. Pozwalał na określenie względnej obfitości pierwiastków budujących badaną planetę.