Priebeh letu V čase T+49:35 min bol oddelený druhý stupeň nosnej rakety. O 07:07:38 UT po zážihu urýchľovacieho stupňa bola sonda navedená na únikovú dráhu. O 07:31 UT bolo nadviazané spojenie so sondou a potvrdené vyklopenie solárnych panelov. 4. augusta sonda prekročila obežnú dráhu Mesiaca a nasledujúceho dňa opustila sféru gravitačného vplyvu Zeme. 24. augusta v čase 21:00:07 UT sa uskutočnila prvá korekcia dráhy. Prelet okolo Zeme Dráha k Merkúru počítala s niekoľkými gravitačnými manévrami pri Zemi, Venuši a Merkúri. Prvý prebehol 2. augusta 2005 pri Zemi a k najväčšiemu priblíženiu došlo v čase 19:13 UT na vzdialenosť 2347,5 kilometrov nad stredným Mongolskom. Priblíženie k Zemi využili technici na kalibráciu prístrojov a testy kamier. V priebehu preletu urobila širokouhlá kamera niekoľko stoviek fotografií, z ktorých bol neskôr vytvorený film zachytávajúci vzďaľujúcu sa Zem. Gravitačné pôsobenie Zeme zmenilo dráhu sondy tak, že namierila do vnútorných častí slnečnej sústavy smerom k Venuši. Gravitačné manévre pri Venuši Trajektória dráhy sondy Ďalšie dva gravitačné manévre prebehli pri Venuši. K prvému stretnutiu došlo 24. októbra 2006 s najväčším priblížením v čase 8:34 UT na vzdialenosť 2987,3 kilometrov . V dobe preletu okolo planéty sa nevykonávali žiadne vedecké merania, pretože sa v tom čase Venuša pri pohľade zo Zeme nachádzala za Slnkom a rádiová komunikácia medzi sondou a prijímacími stanicami bola obmedzená. Druhý prelet okolo Venuše sa uskutočnil 5. júna 2007 v 23:08 UT na minimálnu vzdialenosť 338,2 kilometrov. Tentoraz prebehli vedecké experimenty a pozorovania v spolupráci s európskou sondou Venus Express. Sonda urobila niekoľko stoviek fotografií planéty, atmosféru skúmal spektrometer, laserový výškomer a ďalšie prístroje sondy. Gravitačným manévrom sa sonda dostala na správnu dráhu k svojmu cieľu – k Merkúru. Prvý prelet okolo Merkúra Prvý prelet okolo svojej cieľovej planéty absolvovala sonda v januári 2008. Deň pred najväčším priblížením sa sonda zorientovala tak, aby mohla pozorovať Merkúr a z tohto dôvodu muselo byť dočasne takmer úplne prerušené jej spojenie so Zemou. Jediným náznakom funkčnosti sondy bol jej slabý rádiomaják. Počas približovania sonda postupne aktualizovala jednotlivé prístroje. Dráha sondy viedla spočiatku nad neosvetlenou pologuľou, kde sa nedali zhotovovať optické snímky, ale v činnosti bol infračervený spektrometer a laserový výškomer. Najnižší bod nad planétou dosiahol MESSENGER 14. januára 2008 v čase 19:04:39 UT vo výške asi . Nasledujúceho dňa sa spojenie cez výkonnú anténu obnovilo a sonda odvysielala údaje získané počas preletu na Zem. Na niektorých záberoch boli časti povrchu známeho už z misie Marineru 10, niektoré však až doteraz neboli vyfotografované žiadnou sondou. Záber Merkúra z výšky , ktorý sonda urobila v čase, keď sa už od planéty opäť vzďaľovala. Druhý prelet okolo Merkúra Sonda pokračovala vo vzďaľovaní sa od Merkúra a nasledujúcich desať mesiacov obiehala po heliocentrickej dráhe, pričom afélium dosiahla koncom marca 2008. 3. októbra začala znova príletová fáza k planéte. Rovnako ako v predchádzajúcom prípade, aj teraz sa sonda deň pred najväčším priblížením prepla do módu maják a zorientovala sa tak, aby jej prístroje mohli sledovať približujúci sa Merkúr. Kamerový systém MDIS zhotovil mozaiky planéty s vysokým rozlíšením. K najväčšiemu priblíženiu na došlo 6. októbra 2008. V decembri toho istého roku sa uskutočnil dvojfázový manéver označený ako DSM-4A, ktorý slúžil na zacielenie sondy na tretí prelet okolo Merkúra. Tretí prelet okolo Merkúra Tretie priblíženie sondy k planéte na vzdialenosť nastalo 29. septembra 2009. V priebehu preletu okolo planéty bol jej povrch snímkovaný a skúmaný ostatnými prístrojmi sondy. V novembri toho istého roku sonda uskutočnila manéver DSM-5 pre záverečné navedenie k Merkúru. Trvalo však ešte takmer 16 mesiacov, než bola sonda navedená na obežnú dráhu okolo Merkúra. Na obežnej dráhe 18. marca 2011 bola sonda MESSENGER úspešne navedená na obežnú dráhu okolo Merkúra a stala sa tak prvou umelou družicou tejto planéty. Motorický manéver trval približne 15 minút a počas neho klesla rýchlosť sondy o /s, čo stačilo na to, aby planéta svojou gravitáciou pritiahla sondu na výstrednú eliptickú dráhu. 29. marca MESSENGER začal snímkovanie planéty z obežnej dráhy kamerami systému Mercury Dual Imaging System v oblasti južného pólu okolo krátera Debussy . 16. júna sonda uskutočnila prvú korekciu svojej obežnej dráhy. Účelom zmeny dráhy bola optimalizácia vedeckých pozorovaní. Manévrom sa dosiahlo zníženie najbližšieho bodu k povrchu planéty z pôvodných na približne . 9. novembra 2011 NASA oznámila, že predĺžila plánovanú misiu sondy o jeden rok. Keďže aj po ďalšom roku bola sonda v dobrom stave, došlo k predĺženiu jej misie na ďalšie dva roky.