Вы можете настроить различные конфигурации и сопоставить эти конфигурации с соответствующими маршрутами. Так, например:
var config1 = new HttpConfiguration();
config1.MessageHandlers.Add(typeof(MyMessageHandler));
config1.MessageHandlers.Add(typeof(MyMessageHandler2));
var config2 = new HttpConfiguration();
config2.MessageHandlers.Add(typeof(MyMessageHandler3));
config2.MessageHandlers.Add(typeof(MyMessageHandler4));
RouteTable.Routes.MapServiceRoute<ContactService>("api/contacts", config1);
RouteTable.Routes.MapServiceRoute<InvoiceService>("api/invoices", config2);