Narodil se v městě Reutlingen, ležícím v jižní části Německa. Nejprve se učil na instalatéra, později absolvoval technické lyceum (gymnázium) v nedalekém Stuttgartu, které ukončil roku 1965. Po dvouleté vojenské službě začal se studiem fyziky. Navštěvoval univerzitu v Tübingenu, později v Bonnu a studium úspěšně završil získáním diplomu roku 1972.
Tři roky působil v CERNu (Evropské organizaci pro jaderný výzkum) a krátce také v Brookhavenské národní laboratoři. Roku 1976 na univerzitě ve Freiburgu úspěšně obhájil svoji disertační práci a získal doktorát.
O rok později se Messerschmid přihlásil do náboru, pořádaného Evropskou kosmickou agenturou (ESA), a dostal se až do užšího výběru pěti německých finalistů. Nakonec ale místo něj dostal přednost Ulf Merbold. Štěstí se na něj usmálo až roku 1982, kdy byl spolu s dalším finalistou – Reinhardem Furrerem – vybrán pro kosmický let s označením STS-61-A.
Tuto vesmírnou misi uskutečnil raketoplán Challenger a započala startem 30. října 1985. Hlavním cílem bylo provést řadu experimentů v laboratoři Spacelab D-1, která byla umístěna v nákladovém prostoru. Zajímavostí tohoto letu je, že posádka měla osm členů, což se v celé historii programu Space Shuttle stalo jen dvakrát. Navíc v druhém případě bylo na palubě osm astronautů pouze při návratu na Zem od sovětské stanice Mir. Důvodem bylo, že program byl velmi rozsáhlý, takže každý člověk navíc pomohl rychleji plnit zadané úkoly.
Protože některé pokusy provázely různé problémy, podařilo se nakonec splnit jen 80 % naplánovaných úkolů. Posádka žádala prodloužení letu o jeden den, ale řídící středisko to kvůli nízkému stavu vodíku pro palivové články zamítlo. Challenger se tak vrátil na Zemi po sedmi dnech a necelých 45 minutách.
Po této misi Messerschmid působil na různých funkcích v Institutu vesmírných systémů Stuttgartské univerzity, pomáhal s přípravou evropských kosmonautů a byl předsedou komise, která vybírala německé kandidáty pro lety do vesmíru. V Kolíně nad Rýnem vedl Středisko evropských kosmonautů.
Messerschmid byl velmi aktivní i na poli publikačním. Napsal více než 140 vědeckých prací a podílel se na deseti knihách. Také ještě v nedávné době vyučoval kosmonautiku na univerzitě ve Stuttgartu. Za svou práci získal několik ocenění, jak německých, tak i od NASA.
