L'atmosphère de Mercure est quasi inexistante, à un point tel que les atomes neutres qui la constituent n'entrent jamais en collision les uns avec les autres. Il est plus approprié de parler d'exosphère. Grâce à la sonde américaine Mariner 10 et à des observations effectuées depuis la Terre, cinq éléments y ont été détectés : de l'oxygène, de l'hydrogène, du néon, du sodium et du potassium.
Les atomes qui composent l'exosphère sont éjectés hors de celle-ci par des impacts de photons à très hautes énergies, d'ions venant du Soleil et de micrométéorites. L'étude de l'exosphère permettra ainsi de mieux connaître la composition de la surface de la planète.