A Pioneer-programot, miként neve is mutatja, a Földtől távoli térségek kutatására indította a NASA. Az első űrszondák a Holdat, majd a Napot vizsgálták, a tízes sorszámúnak viszont már a Jupiter és holdjainak vizsgálatát tűzték ki célul. A küldetést eredetileg két évre tervezték.
A 2,9 méter hosszú, 2,7 méter széles, 270 kg tömegű Pioneer–10-et Floridából, helyi idő szerint 1972. március 2-án este (magyar idő szerint ez már harmadika hajnal volt) lőtték fel. Ez volt az első, emberi kéz alkotta szerkezet, amely áthatolt a Marson túli aszteroidaövezeten. 1973 végén mindössze 130 ezer kilométerről vizsgálta a Naprendszer legnagyobb bolygóját, megmérte a Jupiter mágneses terét, légkörét, és több mint 300 nagyfelbontású felvételt készített. Az űrszonda ikertestvére, a Pioneer–11 a Szaturnusznál végzett el hasonló feladatokat.
A Pioneer–10 a bolygóközi környezet tanulmányozására szolgáló műszerekkel is rendelkezett, így további hasznos adatokkal szolgált az interplanetáris mágneses mezőkről, a napszél tulajdonságairól, az itt található igen ritka hidrogénről és porszemcsékről, valamint a kozmikus sugárzásról. Az űrszonda berendezéseit négy, plutóniummal működtetett generátor tartja üzemben, amelyek a sugárzás energiáját alakítják át elektromos árammá.
Az űreszköz pályáját úgy alakították ki, hogy a Jupitertől elbúcsúzva a Naprendszer határa felé vehesse útját. Végtelen utazásának következő állomását 1983 júniusa jelentette, amikor a Neptunuszon túlhaladva maga mögött hagyta a Naprendszer bolygóit. Már milliárd kilométerekre járt, amikor 1997-ben a NASA hivatalosan is befejezettnek nyilvánította a missziót. A Pioneer–10 mégsem tűnt el a végtelen űrben, többször is jelt adott magáról, mígnem 2003-ban végleg megszakadt vele a kapcsolat. A kis szerkezet ekkor már óránként 44 ezer kilométeres sebességgel száguldott és 12,21 milliárd kilométerre járt a Földtől. A szondával egy üzenetváltás 22 és fél órát vett igénybe.
A Pioner–10-et felkészítették arra, hogy üzenetet vigyen az emberiségről ismeretlen világoknak. Fedélzetén Carl Sagan csillagász által tervezett, arannyal bevont alumíniumból készült, gravírozott lemezt helyeztek el, amely az emberiségről közöl alapinformációkat. A tábla bal felső sarkában a semleges hidrogénatom két energiaszintje közötti hiperfinom átmenet sematikus rajza található. Jobboldalt a férfi és a női test rajza látható, mögöttük a szonda méretarányos egyszerűsített ábrája, ennek alapján meghatározható a két emberi alak magassága. A tábla középső részére került kép a Nap viszonylagos helyzetének meghatározására szolgál, az alsó sávban a Naprendszer sematikus rajza szerepel az űrszonda pályájával.
A Pioneer–10 nincs egyedül a végtelenségben. Kistestvérei, a Pioneer–11, a Voyager–1 és a Voyager–2 szintén a kozmoszban sodródnak. A szondának ugyanakkor még így is több mint harmincezer évébe telik, amíg eléri a legközelebbi útjába eső égitestet, a Ross 248 jelű csillagot, és kétmillió évbe, mire a Bika csillagkép közelébe jut.