La missione Apollo 10 fu la fotocopia di quella più famosa del 21 luglio 1969. Furono svolte tutte le fasi che porteranno due mesi più tardi l'uomo per la prima volta sulla Luna, eccetto la fase finale dell'allunaggio.
Il lancio fu effettuato sei mesi dopo il successo dell'Apollo 8, che lasciò per la prima volta l'orbita terrestre per compiere una serie di rivoluzioni nell'orbita translunare prima del rientro sulla Terra. L'obiettivo principale della missione fu quello di sperimentare il funzionamento del radar di allunaggio del modulo lunare (LM) ed i propulsori di discesa che lo avrebbero spinto ad atterrare sulla Luna e quindi a ripartire per il rendez-vous di ritorno con il modulo di comando (CSM)
L'equipaggio dell'Apollo 10 fu scelto tra i più esperti veterani delle missioni spaziali NASA: il comandante Thomas Stafford volò nelle missioni Gemini 6 e 9, il pilota del modulo di comando (CSM) John W. Young su Gemini 3 e 10 ed infine il pilota del modulo lunare (LM) Eugene Cernan su Gemini 9.
La fase addestrativa si svolse dopo la consegna del razzo vettore del tipo Saturn V nel dicembre del 1968 e terminò a marzo dell'anno seguente. Come da tradizione nelle missioni Apollo, i due moduli furono ribattezzati scegliendo i nomi di due personaggi dei fumetti molto popolari all'epoca, Charlie Brown(CSM) e Snoopy (LM).
Il protocollo della missione fu del tutto simile a quello del precedente Apollo 8: il lancio, effettuato da Cape Kennedy alle ore 16:45 UTC del 18 maggio 1969, portò nella prima fase i due moduli in un "orbita di parcheggio" terrestre prima di accendere i propulsori che avrebbero proiettato i tre astronauti americani nell'orbita translonare alla velocità di oltre 40mila km/h mentre venivano effettuate le prime riprese a colori della Terra vista dallo spazio.
Il tragitto tra l'orbita terrestre e quella lunare risultò pressoché perfetta, con una sola piccola correzione manuale del modulo comandato dalla Terra. Settantasei ore dopo il lancio, l'Apollo 10 entrava nell'orbita lunare a 111 Km dalla superficie del satellite. Dopo 100 ore dalla partenza, Stafford e Cernan presero posto nel modulo lunare, pronti alla manovra di discesa mentre le apparecchiature di bordo fotografavano ad altissima risoluzione la zona del Mare della Tranquillità. Era il 22 maggio 1969 quando il piccolo LM "Snoopy" terminava la manovra di sganciamento dal modulo di servizio "Charlie Brown" per iniziare poco più tardi la discesa verso la superficie della Luna pilotata attraverso l'uso dei radar di allunaggio. Giunto alla distanza di soli 15 km dalla Luna, si verificò l'unico contrattempo di tutta la missione: durante la seconda fase di attivazione dei propulsori di spinta, a causa di un errore di programmazione dei comandi automatici, mandò il modulo in avvitamento. L'azione pronta di Cernan ristabilirò il modulo "Snoopy", che poco dopo fu in grado di effettuare la manovra inversa per rientrare nell'orbita lunare dove era programmato il "rendez-vous" con il modulo di comando "Charlie Brown". Giunto a 48 miglia di distanza, Cernan e Stafford videro le luci di navigazione del CSM, prima di raggiungere il modulo pilotato da Young ed agganciarlo perfettamente.
Il rientro nell'atmosfera terrestre avvenne il 26 maggio con partenza dal lato nascosto della Luna alla velocità tuttora imbattuta di oltre 11 km/secondo. Alle 16:52 UTC l'Apollo 10 ammarava nelle acque del Pacifico, dove veniva raggiunto per il recupero dalla nave della Marina americana "USS Princeton". Il sogno di raggiungere la Luna era ormai ad un passo.
