Priebeh letu V nedeľu 18. mája 1969 vstávali astronauti Thomas Stafford a John Young o 07:34 miestneho času. Eugene Cernan vstal už o 06:50, aby na ubytovniach pre posádky mohol privítať katolíckeho kňaza Eugena Cargilla, svojho kamaráta. Potom absolvovali poslednú lekársku prehliadku pred štartom a sadli si k raňajkám. Tradične sa podával steak a vajíčka, pomarančový džús, toast, želé a káva. Raňajkovali v spoločnosti predstaviteľov NASA, Grumman Aircraft, North American Rockwell, kňaza Eugena Cargilla, astronauta Harrisona Schmitta, záložného pilota veliteľského modulu Donna Eiseleho, záložného pilota lunárneho modulu Edgara Mitchella a Jacka Lousmu z podpornej posádky. Potom nasledovalo obliekanie skafandrov a odchod z Budovy pilotovaných letov ( Manned Spacecraft Operations Building ). Astronauti zamávali prítomným a vzápätí spolu s dvoma technikmi a Dekom Slaytonom, riaditeľom operácií letových posádok, nasadli do špeciálne upravenej dodávky, ktorá ich doviezla k 15 km vzdialenému štartovaciemu komplexu 39B. Slayton z dodávky vystúpil pri Stredisku riadenia štartu ( Launch Control Center ). Veliteľ Thomas Stafford nastúpil do veliteľského modulu o 10:06 ako prvý, o 10:11 ho nasledoval pilot lunárneho modulu Eugene Cernan a o 10:16 napokon pilot veliteľského modulu John Young. Joe Engle z podpornej posádky bol vtedy v kabíne a všetkým trom pomáhal usadiť sa na svoje miesta. Štart Apolla 10, 18. máj 1969 Misia Apollo 10 odštartovala 18. mája 1969 o 12:49:00,583 miestneho času (16:49:00,583 svetového času) zo štartovacieho komplexu 39B v Kennedyho vesmírnom stredisku. V čase 1 minúta a 18 sekúnd po štarte Cernan ohlásil: „To je jazda, zlato, to je jazda!“ Krátko pred oddelením prvého stupňa S-IC raketa Saturn V generovala tak silné vibrácie, že astronauti sa obávali o lunárny modul, ktorý bol uložený v hornom stupni nosiča pod materskou loďou Apollo. V T+3 minúty a 45 sekúnd Young ohlásil: „Ako za starých čias! Je to krásne tam vonku!“ Vzlet na parkovaciu obežnú dráhu okolo Zeme bol nakoniec úspešný. Riadiace stredisko potom po navedení lode na obežnú dráhu Zeme vykonalo kontrolu telemetrie lunárneho modulu, ktorá našťastie ukázala, že je všetko v poriadku. V čase 2 hodiny, 33 minút a 28 sekúnd po štarte posádka opäť zapálila motor tretieho stupňa S-IVB a Apollo 10 zamierilo k Mesiacu. Vibrácie počas zážihu boli opäť tak silné, že veliteľ Stafford údajne zvažoval núdzové vypnutie motora, dôsledkom čoho by Apollo 10 lietalo len po vysoko eliptickej zemskej orbite. Astronaut však zachoval chladnú hlavu a misia pokračovala. Jediná nutná korekcia dráhy sa počas letu k Mesiacu uskutočnila 19. mája o 19:22 UTC. O dva dni neskôr, 21. mája, kozmická loď priletela k Mesiacu. O 20:37:38 UTC Apollo 10 zmizlo za mesačným diskom. Nad odvrátenou stranou Mesiaca bola loď manévrom označeným LOI-1 úspešne navedená na obežnú dráhu vo výške 111,7 – 316,7 km nad povrchom. Po opätovnom nadviazaní spojenia Stafford ohlásil: „Povedzte svetu, že sme práve dorazili.“ Nadšený Cernan ho doplnil: „Riadenie pracovalo úplne fantasticky a motor je jednoducho jedinečný.“ Po dvoch obletoch Apollo 10 zostúpilo na kruhovú dráhu vo výške 111 km. Astronauti vykonávali navigačné merania a potom Stafford so Cernanom preliezli do lunárneho modulu, pričom znova kontrolovali jeho systémy. Potom sa všetci uložili k spánku. Návratový stupeň lunárneho modulu Snoopy po priblížení k veliteľskému modulu Charlie Brown na obežnej dráhe Mesiaca, 23. máj 1969 Nasledujúci deň, 22. máj, bol vyvrcholením letu. Stafford a Cernan opäť prestúpili do lunárneho modulu a pripravili ho na odpojenie. O 19:00:57 UTC, po niekoľkých drobných problémoch, sa v zákryte za Mesiacom obe telesá od seba oddeľujú. Keď je opäť obnovené spojenie, hlásia so svojimi novými volacími znakmi: veliteľský modul ako Charlie Brown a lunárny modul alias Snoopy . Young uvádza do činnosti motory reaktívneho riadiaceho systému ( Reactive Control System , RCS ), takže vzdialenosť medzi oboma loďami vzrastá. Potom Stafford a Cernan vykonali s lunárnym modulom zážih DOI (Descent Orbit Insertion – navedenie na zostupovú obežnú dráhu) a zostúpili na nižšiu obežnú dráhu vo výške nad povrchom. O 21:33 UTC Snoopy preletel v blízkosti miesta vybraného pre pristátie Apolla 11. Gravitačné anomálie však dráhu lunárneho modulu odklonili asi o 7 km južnejšie od budúceho cieľa. Potom sa už Snoopy začína od povrchu Mesiaca vzďaľovať. Fázovací manéver motorom DPS ho vyniesol až do výšky 352 km. O necelé dve hodiny je však opäť v pericentre a astronauti odhadzujú zostupový stupeň. Netušili však, že v poradí operácií bol vynechaný jeden riadok, ktorý požadoval prepnutie záložného riadiaceho systému AGS do režimu fixnej stabilizácie. Následkom toho začal lunárny modul nebezpečne rotovať. Cernan sa v strese neudržal a vykríkol: „Skurvysyn! Čo sa stalo?“ O chvíľu pokračoval: „Niečo sa zbláznilo pri oddeľovaní stupňov. Nezabrzdili sme ešte... Tom, nechaj mi AGS. Prevezmem tú prekliatu vec sám.“ „Charlie Brown, tu Houston,“ informovalo stredisko Younga vo veliteľskom module. „Odhodili stupeň. Dostali sa do prudkej rotácie, ale už to majú pod kontrolou.“ Keď už bolo po všetkom, Cernan ohlásil: „Chlapi, do čerta, neviem, čo to bolo.“ Z riadiaceho strediska dostal upokojujúcu odpoveď: „Nevadí, Snoopy, pre ďalší manéver je všetko v poriadku.“ Do plánovaného manévra motorom APS zostávalo ešte päť minút, ktoré Stafford so Cernanom využili k všeobecnej kontrole systémov. Potom už bol na rade manéver. „Chytím deväť sekúnd pred a budem vám odčítať,“ začal odpočítavanie Cernan. „Doba horenia je len 15 sekúnd, tak to potom pôjde rýchlo. Pozor: 9, 8, 7... 1, zážih!“ „Príjem, Snoopy, potvrdzujeme zážih,“ znela odpoveď zo strediska. „Zostávajúce delta vé 110... ešte 40,“ odpočíta údaje z displeja Cernan. „Pozor Tom... teraz! Je to napínavé... super, super, je to akurát!“ „Charlie Brown, manéver majú za sebou,“ informovalo stredisko Younga. „Išlo im to ako po masle.“ Young odpovedal: „Gratulujem Snoopymu.“ Nadšený Cernan oznámil: „Bol to parádny manéver. Sme tak nízko, že by sme si skoro mohli siahnuť na niektorý z tých kopcov.“ Simulované odštartovanie z mesačného povrchu o 23:44 UTC bolo úspešné. Posádku lunárneho modulu však ešte čakalo viacero manévrov, aby sa Snoopy mohol spojiť s veliteľským modulom Charlie Brown , ktorý stále krúžil okolo Mesiaca. Záverečná fáza stretnutia nastala až po trištvrte hodine. Vlastné spojenie však zabezpečil Young v materskej lodi. Pri misii Apollo 9 sa to ukázalo ako výhodnejšie. K spojeniu veliteľského modulu s návratovým stupňom lunárneho modulu došlo 23. mája o 03:11:02 UTC. Po návrate unaveného Stafforda a Cernana z lunárneho modulu (astronauti si potom sťažovali na jeho nadmernú hlučnosť) na materskú loď sa znovu uzatvoril prielez a Snoopy naplnený odpadkami bol odhodený. Urýchlený motorom APS bol následne odoslaný do vesmíru na heliocentrickú dráhu. Celá trojica zostala na orbite Mesiaca v Apolle 10 ešte celý nasledujúci deň. Dňa 25. mája o 10:25:29 UTC aktivovali nad odvrátenou stranou Mesiaca motor SPS a odštartovali k Zemi. Z troch plánovaných korekcií dráhy bolo nutné uskutočniť len tú poslednú. Počas zostupu do zemskej atmosféry Apollo 10 dosiahlo rýchlosť 39 897 km/h (11,08 km/s), čím sa zapísalo do Guinnessovej knihy rekordov ako najrýchlejší objekt s ľudskou posádkou na palube. V pondelok 26. mája 1969 o 16:52:23 UTC veliteľský modul Charlie Brown pristál pomocou padákov na hladine Tichého oceánu. Miesto pristátia sa nachádzalo 650 km východne od Americkej Samoy a 6,4 km od čakajúcej lietadlovej lode USS Princeton . Po vyzdvihnutí na palubu lietadlovej lode Stafford povedal: „Je to naozaj dobrý pocit, byť späť na Zemi, keď ste boli až pri Mesiaci.“ Misia Apollo 10 bola hodnotená úspešne a prípravy na let Apollo 11 mohli prejsť do finálnej fázy. Keď Apollo 10 v poriadku odštartovalo, mohla byť 20. mája 1969 z montážnej haly Vehicle Assembly Building vyvezená ďalšia raketa Saturn V, tentokrát na štartovací komplex 39A. Pripravovalo sa historicky prvé pristátie ľudskej posádky na Mesiaci.