Merkur zählt wie die Venus, die Erde und der Mars zu den Gesteinsplaneten. Er ist zwar der kleinste Planet des Sonnensystems, besitzt aber eine für seine Größe ungewöhnlich hohe Dichte. Daher nimmt man an, dass Merkur über einen verhältnismäßig großen Kern aus Eisen und Nickel verfügt.
Dem gängigen Modell zufolge entfallen damit rund 70 Prozent der Gesamtmasse Merkurs auf dessen Kern, welcher mit einem Durchmesser von etwa 3.600 Kilometern dann sogar größer als der Erdtrabant wäre. Der Kern besteht in diesem Modell zu 65 Prozent aus Eisen und zu 35 Prozent aus Nickel. Der sich daran anschließende Mantel ist demnach ungefähr 600 Kilometer dick und besteht hauptsächlich aus geschmolzenen Silikatgesteinen. Darüber liegt eine feste Kruste, die mit 30-40 Kilometern recht dick ist. Sie ähnelt in ihrer chemischen Zusammensetzung der Erdkruste, welche vornehmlich aus basaltartigem Gestein besteht. Beim Merkur hat Feldspat den Hauptanteil. Außerdem verfügen die Gesteinsschichten Merkurs über einen erstaunlich hohen Anteil flüchtiger Substanzen, die in den obersten Schichten der Oberfläche stark mit den energiereichen Teilchen des intensiven Sonnenwindes wechselwirken.
Die neuesten wissenschaftlichen Daten der NASA-Sonde MESSENGER könnten dazu führen, dass die bislang (noch) geltenden Daten revidiert beziehungsweise angepasst werden müssen. Die nebenstehende Grafik verdeutlicht das Ergebnis der aktuellsten Beobachtungen und Messungen. Demnach nimmt der Planetenkern sogar rund 85 Prozent des Planetenradius ein. Über dem festen inneren Kern und dem darüber liegenden flüssigen mittleren Kern liegt eine relativ dünne Schicht aus festem Eisensulfid (FeS). Daran schließt sich der Mantel des Planeten an, der verglichen mit dem der Erde deutlich weniger stark ausgeprägt ist. Die kleine Grafik in der Mitte zeigt die relative Mächtigkeit aller inneren Schichten (Mantel und Kern) von Erde und Merkur. Da das Magnetfeld Merkurs maßgeblich von der inneren Struktur des Planeten beeinflusst wird, können diese Daten auch neue Erkenntnisse über das planetare Magnetfeld liefern.
Das Verhältnis von Eisenanteil zur Gesamtmasse ist bei Merkur höher als bei allen anderen größeren Himmelskörpern im Sonnensystem. Derzeit gibt es zwei Haupttheorien, die diesen Umstand zu erklären versuchen.
Die eine Theorie geht davon aus, dass Merkur in seiner Frühzeit wesentlich mehr Masse besaß, etwa das 2,25-fache seiner heutigen. Durch eine heftige Kollision mit einem massiven Asteroiden wurden große Teile seiner Oberfläche und des darunter liegenden Mantels weggerissen. Zurück blieb der nackte Eisen-Nickel-Kern, der durch seine Gravitation einen Teil der umhertreibenden Trümmer wieder an sich binden konnte.
Die andere Theorie sieht die Sonne als Auslöser des ungewöhnlich hohen Eisenanteils: Auch in diesem Szenario besitzt Merkur während der Frühzeit des Sonnensystems deutlich mehr Masse als jetzt. Jedoch wurde Merkur hier nicht von einem Asteroiden getroffen, sondern die zu der Zeit noch instabile Energieabstrahlung der Sonne heizte den jungen Planeten auf einige Tausend Grad Celsius auf, wodurch viel oberflächennahe Materie regelrecht verdampfte und anschließend vom starken Sonnenwind fortgeweht wurde.