Ngoài quan sát về quang học, hiện tượng Sao Thủy quá cảnh Mặt Trời cũng được quan sát khoa học một cách đặc biệt. Các nhà khoa học sẽ ghi lại toàn bộ quá trình Sao Thủy đi qua đĩa Mặt Trời và chia làm 4 pha. Pha thứ 2 và pha thứ 3 khi Sao Thủy vừa lọt vào vùng nằm trọn vẹn trong đĩa Mặt Trời, trong khi pha thứ 1 và pha thứ 4 khó có thể quan sát được vì lúc này Sao Thủy vừa bước vào hoặc vừa rời khỏi đĩa Mặt Trời. Vào khoảnh khắc diễn ra pha thứ 2 và pha thứ 3 sẽ xảy ra hiệu ứng giọt đen, các nhà khoa học sẽ quan sát và tiến hành đưa ra nhận định về sự chiếu xạ và điều kiện khí quyển.

Các pha của hiện tượng Sao Thủy đi qua Mặt Trời quan sát vào năm 1677 và năm 1881 được phân tích trong cuốn sách của S Newcomb[3]. Pha thứ 2 và pha thứ ba của lần Sao Thủy đi qua Mặt Trời năm 1677 và năm 1973 được đề cập đến trong bảng tin của Đài Thiên văn Hoàng gia Greenwich[4].

Một số kết quả khoa học thu được từ quan sát hiện tượng Sao Thủy đi qua Mặt Trời:

• Khảo sát sự thay đổi trong sự tự quay của Trái Đất, cũng như sự gia tăng thủy triều của Mặt Trăng[5][6][7]
• Đo khối lượng của Sao Kim từ sự thay đổi quỹ đạo của Sao Thủy theo từng thế kỷ[3]
• Tìm kiếm sự thay đổi của bán kính Mặt Trời[8]
• Khảo sát hiệu ứng giọt đen
• Phát hiện ra khí quyển của Sao Kim trong lần quan sát vào năm 1761[9]
• Sử dụng kết quả quan sát để đánh giá sự tồn tại của các ngoại hành tinh[10]