Sao Thủy
Quỹ đạo và sự quay quanh trục

Quỹ đạo Sao Thủy (vàng, nâu) trong năm 2006.
Ảnh động quỹ đạo Sao Thủy và Trái Đất quanh Mặt Trời
Quỹ đạo của Sao Thủy là một hình elip rất hẹp, độ dài của bán trục chính là 70 triệu km trong khi bán trục nhỏ chỉ có 46 triệu km. Vận tốc quỹ đạo của Sao Thủy rất cao vì ảnh hưởng trọng lực của Mặt Trời. Sao Thủy quay một vòng chung quanh Mặt Trời vào khoảng 88 ngày (chính xác hơn là 87,969 ngày) – một năm Sao Thủy, do đó, dài bằng 88 ngày của Trái Đất. Biểu đồ bên cạnh minh họa ảnh hưởng của độ lệch tâm, và so sánh giữa quỹ đạo elip của Sao Thủy với quỹ đạo tròn có cùng giá trị bán trục lớn. Hành tinh càng gần điểm cận nhật thì có vận tốc càng lớn như trên hình thể hiện vị trí Sao Thủy theo khoảng thời gian 5 ngày. Hình vẽ bên cũng thể hiện kích cỡ của các hình cầu tỷ lệ với độ lớn của lực hấp dẫn từ Mặt Trời, lực này tỉ lệ nghịch với khoảng cách đến tâm Mặt Trời. Sự biến đổi trong khoảng cách, kết hợp với cộng hưởng tự quay-quỹ đạo 3:2 của vận tốc quay quanh trục hành tinh, tạo ra sự biến đổi phức tạp của nhiệt độ bề mặt Sao Thủy. Sự cộng hưởng này khiến 1 "ngày" trên Sao Thủy bằng chính xác hai "năm" của Sao Thủy, hay 176 ngày Trái Đất.
Mặt phẳng quỹ đạo của Sao Thủy nghiêng 7 độ so với mặt phẳng quỹ đạo của Trái Đất (mặt phẳng hoàng đạo) - lớn nhất trong số 8 hành tinh được biết đến trong hệ Mặt Trời, như được chỉ ra hình bên (hai đoạn quỹ đạo màu vàng và nâu thể hiện quỹ đạo Sao Thủy cắt qua mặt phẳng hoàng đạo). Do vậy hiện tượng đi qua của Sao Thủy trên đĩa Mặt Trời chỉ xuất hiện khi hành tinh nằm gần giao điểm của mặt phẳng quỹ đạo Sao Thủy với mặt phẳng quỹ đạo Trái Đất và ở giữa đường nối Trái Đất và Mặt Trời. Hiện tượng này xảy ra trung bình sau khoảng 7 năm Trái Đất.
Độ nghiêng trục quay của hành tinh gần như bằng 0, với giá trị tốt nhất đo được bằng 0,027 độ. Giá trị này nhỏ hơn hẳn so với của Sao Mộc, là hành tinh có độ nghiêng trục quay nhỏ thứ hai với giá trị 3,1 độ. Điều này có nghĩa là một người nếu đứng trên một cực của Sao Thủy, tâm của Mặt Trời không bao giờ mọc cao hơn 2,1 phút cung bên trên đường chân trời.
Ở một số điểm cụ thể trên bề mặt Sao Thủy, một số người có thể nhìn thấy Mặt Trời mọc một nửa đường, sau đó nó quay ngược lại và lại mọc trở lại, tất cả trong cùng một ngày Sao Thủy. Điều này là do trước thời gian xấp xỉ bằng 4 ngày Trái Đất khi hành tinh chuẩn bị đến điểm cận nhật, vận tốc quỹ đạo góc của Sao Thủy bằng vận tốc tự quay quanh trục của hành tinh do vậy chuyển động biểu kiến của Mặt Trời mất đi; càng gần điểm cận nhật hơn, vận tốc quỹ đạo góc của Sao Thủy vượt vận tốc góc tự quay. Từ đây, nếu một người đứng trên Sao Thủy, Mặt Trời hiện lên như là chuyển động theo hướng ngược lại. Bốn ngày sau khi hành tinh đi qua điểm cận nhật, chuyển động biểu kiến của Mặt Trời trở lại bình thường.
Sao Thủy duy trì thời điểm giao hội trong (tiếp cận gần với Trái Đất) trung bình với khoảng thời gian 116 ngày Trái Đất, nhưng khoảng thời gian này có thể thay đổi từ 105 ngày đến 129 ngày do quỹ đạo elip lệch tâm của nó. Sao Thủy có thể cách Trái Đất một khoảng cách 77,3 triệu km, nhưng sẽ không gần hơn Trái Đất một khoảng 80 triệu km cho đến năm 28.622 sau Công nguyên. Lần tiếp cận tới với khoảng cách 82,1 triệu km là vào năm 2679, và khoảng cách 82 triệu km vào năm 4487. Chu kỳ hành tinh chuyển động nghịch hành biểu kiến khi nhìn từ Trái Đất có thể thay đổi từ 8 đến 15 ngày trong khoảng thời gian mỗi lần giao hội trong. Khoảng thời gian biến đổi lớn như vậy là do độ lệch tâm quỹ đạo của Sao Thủy. Về cơ bản, Sao Thủy nằm gần Mặt Trời nhất, do đó khi lấy mốc thời gian trung bình, Sao Thủy là hành tinh gần Trái Đất nhất, và theo đó Sao Thủy là hành tinh nằm gần nhất với bảy hành tinh còn lại trong hệ Mặt Trời.