水手10号（Mariner 10），是人类设计的首个执行双行星探测任务的飞行器，也是第一个装备图像系统的探测器，它的设计目标是飞越水星和金星两大行星。它是美国“水手计划”中的第10个探测器，也是计划中的最后一个。水手10号以飞掠的方式探测水星与金星，也是第一个探测过水星的太空船。
水手10号在1973年11月3日，由美国发射升空。水手10号重503千克，装备有紫外线分光仪、磁力计、粒子计数器，电视摄像机等仪器。1974年2月5日，水手10号从距金星5760千米的地方飞过，拍摄了几千张金星云层的照片。然后它继续朝水星前进。
1974年3月29日，水手10号从离水星表面700公里（435英里）的地方通过，然后进入周期为176天的公转轨道，环绕太阳运行，其周期正好是两个水星年，这使它每次回到水星时都是在以前的同一地点，因为水手10号每绕太阳一圈，水星正好绕两圈。
1974年9月21日，水手10号第二次经过水星；1975年3月6日，它第三次从水星上空330公里（203英里）处经过。此时，水手10号耗尽了使它保持稳定位置的气体，因此无法再对这颗行星作进一步研究了。不过这3次近距离观测已拍摄到了超过1万张图片，涵盖了水星表面积的57%。
1975年3月13日 第三次做紧贴水星表面飞行的美国“水手10号”探测器，用1个星期的时间，从外层空间向地球发回了几百张有价值的水星照片和资料。这些照片和测得的资料，对于科学家们测定这颗行星的性质非常有价值。
在飞掠金星时，水手10号在金星上发现云系循环的证据与非常微弱的磁场。水手10号总共飞掠过水星3次，由于轨道的相对位置（太空船的轨道周期几乎是水星的两倍），使得每次探测的都是面对着水星的同ㄧ面，所以只探测到水星表面约40-45%的地区。仅管如此，水手10号所传回的资料仍然非常重要的，也是目前天文学家了解水星的主要来源，因为无法用望远镜直接观测水星的表面。
美国的“水手”10号探测器曾从1974年起到第二年为止对水星进行了拍摄，当时拍摄的领域只有半个球体部分。因而难以了解水星的整体面貌。
水手10号发现水星拥有稀薄的大气层，主要是由氦所组成，另外也发现水星拥有磁场与巨大的铁质核心。辐射计显示水星的夜晚大约是-183°C(-297°F)，而白天温度可达187°C(369°F)。
水星是太阳系中最靠近太阳的一颗行星，离太阳0.579亿千米，直径4878千米，质量只有地球的5.58%，自转周期58.6日，绕太阳一圈历时88日，没有卫星。1973年11月3日，美国发射“水手10号”探测器，主要任务是探测金星和水星。探测器1974年2月5日飞临金星作了探测后，借助金星的引力改变轨道方向，折向水星，在3月29日到达水星附近，成为唯一的一个来到水星附近的探测器。它向地面发回2500多张珍贵的照片。
人们发现，水星表面跟月球表面非常相像，也布满密密麻麻的环形山，只是直径在20－50千米的大环形山不多，而月球环形山直径超过100千米的却不少。水星上大气稀薄到了极点，没有水分。因为离太阳近，使它成为太阳系中环境最严酷的地方，正午温度可达400℃以上，背着太阳的地方温度降至－170℃。原以为水星有不存在磁场，事实恰恰相反，不仅有磁场，而且是一个全球性的磁场，磁场强度也很高，是地球的1%。水星直径不大，密度却不小，是水的5.4倍，在9大行星中仅次于地球。它的内核主要由铁、镍等元素组成，直径可达3600千米，几乎是水星直径的3/4，而地球地核直径只有地球直径的一半多一点儿。
“水手10号”探测器曾经3度飞过水星，都是从同一地区上空飞过，探测过的水星表面只占全部面积的37%。对水星还有待进一步探测。
从“水手”10号的磁场观测结果可知在水星表面有地球磁场的1%左右强度的固有磁场。
水星的两极可能有水冰存在，这是因为从地球向水星发射电波，再观测其返回的信号得到的结果。
在接近太阳的水星上，赤道受到太阳的强烈照射，白天最高温度可达430摄氏度，但是在极地附近，由于太阳光的入射角度接近于地平线，所以在像圆坑般的洼地底部，就会成为——年到头都没有日光照射的“永久阴影”。根据计算，永久阴影的表面温度约为零下210摄氏度，水可以在该处持续存在几十亿年。不过，很遗憾的是即使有冰也是在阴影处，所以无法进行拍摄。”
水手10号的探测设备与实验包括：
1 一对具有数字磁带式记录器的视角狭窄的相机
2 紫外线分光计
3 红外线辐射计
4 太阳电浆侦测器
5 带电微粒子
6 磁场探测
7 掩星观测
8 天体力学探测
