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 её поверхности. Анализ возмущений траектории станции «Луна-10» позволил провести предварительное определение параметров гравитационного поля Луны.
Станцией «Луна-10» были установлены рекорды, зарегистрированные и подтверждённые 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 Ма?иностроительном заводе имени С.А. Лавочкина (ныне ФГУП «НПО им. С.А. Лавочкина»).