Началось детальное исследование Луны. Параллельно изучалось окололунное пространство. Ученые давно мечтали о "маленькой Луне", необходимой им для получения более полной информации о массе, геометрической конфигурации и аномалиях гравитационного поля спутника Земли.

Конструктивно автоматическая станция "Луна-10" состояла из двух основных частей: собственно "лаборатории" весом 245 кг и двигательной установки с приборными отсеками. При полете спутника по окололунной орбите удалось провести целый комплекс научных исследований. Так, было установлено, что магнитное поле Луны имеет скорее всего солнечное происхождение. Выяснилось, что возмущение ее движения за счет нецентральности поля тяготения в 5-6 раз больше, чем возмущения, вызванные гравитационными влияниями Земли и Солнца. Искусственный спутник выполнял научную программу в течение месяца, совершив 450 витков.

Исследования, начатые "Луной-10" продолжали автоматические станции того же класса (в 1966 и 1968 гг.). После первых экспериментов по непосредственному исследованию Луны начались работы по созданию аппаратов следующего поколения.