Автоматическая станция "Луна-10" была запущена с космодрома Байконур 31 марта 1966 года ракетой-носителем "Молния–М". Космический аппарат был предназначен для выхода на орбиту искусственного спутника Луны и проведения исследований Луны и окололунного пространства.

За 56 суток активного существования спутника на орбите Луны было проведено 219 сеансов связи, получена ценная научная информация. В частности, станцией "Луна-10" впервые были получены данные об общем химическом составе Луны по характеру гамма–излучения ее поверхности. Анализ возмущений траектории станции "Луна-10" позволил провести предварительное определение параметров гравитационного поля Луны.

Станцией Луна-10 были установлены рекорды, зарегистрированные и подтвержденные дипломами Международной авиационной федерации FAI: мировой рекорд максимальной массы, доставленной на лунную орбиту; абсолютный мировой рекорд продолжительности активного существования автоматической станции на лунной орбите; мировой рекорд продолжительности активного существования на лунной орбите.

Автоматическая станция "Луна-10" была разработана на Машиностроительном заводе имени С.А. Лавочкина (ныне ФГУП "НПО им. С.А. Лавочкина").