1973. november 3-án elindult az amerikai Mariner–10 űrszonda, amely először közelítette meg a Naprendszer legbelső bolygóját, a Merkúrt.
A Mariner űrszondákat a NASA fejlesztett. Üzemeltette a NASA és a Office Space Science and Applications (OSSA) . 1973. november 3-án Floridából, a Cape Canaveral (KSC) Kennedy Űrközpontból emelkedett a magasba. Az Atlasz rakétafokozat kiégése után a Centaur fokozat gyorsította fel az űrszondát a második kozmikus sebességre, hogy a Vénusz-Merkúr közelébe kerülhessen.
1974. február 5-én 5769 kilométerre megközelítette a Vénuszt, ahol eleinte 42 másodpercenként készített felvételeket (ezek voltak az első közelképek). Összesen 4165 felvételt készített. Március 16-án pályakorrekció mellett felhasználva a Vénusz bolygó gravitációs terét, elindult a Merkúr felé. A Merkúrt első alkalommal 1974. március 29-én, a felszíntől 740 kilométer magasságban közelítette meg. 616 nagy felbontású és több száz kis felbontású felvételt készített. Az alkalmazott pályakorrekció biztosította, hogy két Merkúr-év elteltével az űreszköz újabb vizsgálatokat végezhessen. A második találkozóra 1974. szeptember 21-én került sor, amikor 47 958 kilométer távolságban történt az elrepülés. A találkozón 500 felvétel készült. Újabb pályakorrekcióval két Merkúr-év elteltével 1975. március 16-án az űreszköz újabb vizsgálatokat végezhetett, 328 kilométer távolságból. Feltérképezte a bolygó felszínének 45%-át.
Feltérképezte a felszín 45%-át, kimutatta a bolygó mágneses terét és annak időbeli változásait, s a felszín anyagainak fizikai tulajdonságairól is szolgált információkkal. Így a további kutatásoknak a belső szerkezet és a felszín kémiai összetételének megismerésére kellett volna irányulniuk (a Merkúr természetének pontosabb ismeretében az egész Naprendszer, illetve általában a bolygórendszerek fejlődését tanulmányozhatták volna alaposabban a szakemberek), továbbá a részletesebb és kiterjedtebb felszín-fényképezés lehetett volna reális cél.
1975. március 24-én megszakadt a kapcsolat.