月球10号（俄文：Луна10）是苏联的第一个月球探测计划“月球计划”的第21颗无人月球探测器，于1966年3月31日（UTC时间10:46:00）发射，于4月3日成功进入环月球轨道，此后2个月对月球及周边宇宙空间进行探测。月球10号是人类第一个环绕月球的飞行器，同时也是人类第一个成功环绕其他天体的飞行器。

1966年3月31日，苏联的月球10号探测器从拜科努尔航天发射场成功发射升空。月球10号被送入8078千米太空空间，随后又进入奔月轨道。第二天月球10号在飞往月球的途中进行了轨道修正。月球10号的任务不是直接在月球上软着陆，而是把一个人造月球卫星送入环月飞行的月球轨道。

月球10号在飞行了数天并达距离月球8,000千米时，调整方向并使制动火箭发动机点火，以降低飞行速度，使其从每秒21千米降低到每秒1.5千米，在关闭发动机20分钟后，月球10号释放携带的月球卫星，卫星以110米/秒转速旋转，并进入1015×349千米、倾角71.9度的月球轨道，轨道从月球南北两极附近通过，进入轨道20秒后发动机和探测器分离。

在飞行过程中，苏联还在地面通过月球10号的运动进行了两项试验。其一，通过测量月球10号进入月球背面和飞出月球背面时通讯功率水平的变化，测定月球表面附近是否存在薄层气体介质并折射无线电波。其二，通过测量月球10号轨道的自然变化测定月球重力场，由于月球表面的某些区域存在聚质体，这对于未来的月球计划极其重要。

获得了多项测量成果的月球10号所搭载的电池在慢慢被消耗着。在进入环月轨道56天后的5月10日，月球10号因为电力不足停止了运行。停止运行之前，它环绕月球的全数为460圈。

月球10号重1,597千克、高4米，发动机、仪器舱、控制段实际上与月球9号相同。所不同的是，月球10号用月球卫星替代了着陆舱。月球10号携带的月球卫星重245千克，呈圆柱形，直径约75厘米，高1.5米。内部保持850～860毫米汞柱的压力，温度控制在21～23度。动力由电池提供。月球10号携带月球卫星装备了多种探测设备，主要包括：

磁力计位于月球卫星的底部，以避免受到卫星本身磁场的影响，它可测量50γ以下磁场，分辨率为1γ。

伽马射线探测器通过比较宇宙背景中的自然辐射与月球表面发出的辐射，消除与宇宙射线相互作用引起的辐射量，可以计算铀、钍、钙-40的含量。

五个气体放电计数器用于记录太阳和宇宙质子、电子以及小于14Å的X射线。其中3个主要用于测量由于太阳X射线辐射引起的月岩荧光，由此可用于确定月岩中几种元素的相对含量。

离子收集器用来探测离子密度，这将有助于确定月球空间是否存离子层。

压电测量装置用于记录月球空间质量为10-9克的流星粒子。

红外探测器由两个15×30毫米的平板接收器组成，用于测量由月球表面发散的热流。

低能X射线质子测量设备用于测量月岩的X射线荧光辐射。

月球10号的主要科学目标是对月球及其周围环境进行详细的研究。这些研究涵盖了多个领域，包括但不限于：

月球10号的任务之一是验证月球是否存在磁场。这项研究表明，尽管月球磁场较弱，但它确实存在。

通过对月球表面岩石的分析，发现它们与地球上常见的玄武岩具有相似的结构特征。

月球10号还证实了月球上不存在显著的大气层。

此外，月球10号的观测数据揭示了月球上存在重力异常现象，即重力分布不均匀的情况。

月球10号还承担了一项特殊的使命——向1966年第23届苏共代表大会播放《国际歌》。为此，飞船配备了固态振荡器，能够再现这首歌的音符。然而，在实际播放前的一次彩排中，控制器们意外地发现了一个缺失的音符，并决定使用前一天晚上的录音代替现场直播。