31 марта 1966 года В 13:46:59 московского времени с космодрома Байконур был осуществлён пуск ракеты-носителя Молния-М, которая вывела на траекторию полета к Луне автоматическую межпланетную станцию «Луна-10».
«Луна-10» активно работала в течение 56 суток. За это время было совершено 460 оборотов вокруг Луны и произошло 219 сеансов радиосвязи спутника с Землей, во время которых была получена информация о гравитационном и магнитном полях Луны, магнитном шлейфе Земли, а также некоторые данные о химическом составе и радиоактивности поверхностных пород Луны.