Den dritten und letzten Vorbeiflug am Merkur absolvierte am 16.03.1975 die amerikanische Raumsonde Mariner X. In nur 327 km Abstand passierte die Sonde den Planeten, fertigte dabei 319 Fotos an und vermaß das Magnetfeld des Merkur. Allerdings litt Mariner X zu diesem Zeitpunkt schon unter erheblichen technischen Problemen, die die Qualität der Daten beeinträchtigten. So konnte wegen Schwierigkeiten mit dem Datenrekorder und dem Sender von den Fotos nur noch der jeweilige Mittelteil übertragen werden. Das Stickstoffgas für das Stabilisierungssystem der Sonde war bis auf einen minimalen Rest erschöpft. Nach einer letzten Kurskorrektur mußte man daher darauf vertrauen, daß Mariner X den Merkur innerhalb des projektierten Korridors passieren würde. Das Manöver gelang. Mariner X flog durch die Magnetopause des Planeten und konnte interessante Meßdaten aufnehmen. Die fotografische Erkundung stand nicht so sehr im Vordergrund. Zusammen mit den schon beim Anflug gewonnenen Fotos umfaßte die Serie diesmal rund 450 Aufnahmen. Da sie bereits kartierte Gebiete zeigten, waren lediglich einige Aufnahmen mit besonders hoher Auflösung von größerem Interesse. Nach dem Vorbeiflug wurden noch einige eher technologische Experimente unternommen. So versuchte man, vergeblich, die Abdeckung des SEA Plasma Science Experiments zu öffnen, worauf man während der gesamten Mission verzichtet hatte. Die letzten Daten des Vorbeiflugs waren kaum übertragen, als am 24.03.1975 das Gas des Lagekontrollsystems endgültig erschöpft war. Damit konnte weder die Antenne korrekt zur Erde ausgerichtet noch die empfindliche Elektronik vor zu intensiver Sonneneinstrahlung geschützt werden. Als der Ausfall der Systeme unmittelbar bevorstand, wurden die Sender am 24.03.1975 abgeschaltet.