در ۲۹ مارس ۱۹۷۴، مارینر ۱۰ به عنوان نخستین کاوشگری موفق به رسیدن به سیاره عطارد شد
این کاوشگر از سال ۱۹۷۴ تا ۱۹۷۵ سه‌بار از عطارد عبور کرد و پس از اتمام گاز کنترل نگرش، ماموریت خود را تمام ساخت. مارینر ۱۰ با ثبت ۲۷۰۰ عکس، عطارد را به عنوان سیاره‌ای با دهانه‌های فرا‌وان و جرمی بیش از پیش‌بینی‌ها معرفی کرد و وجود یک هسته آهنی تشکیل‌دهنده ۷۵ درصد کل سیاره را آشکار ساخت.
مارینر ۱۰ علاوه بر اینکه نخستین کاوشگر به عطارد بود، چندین رکورد دیگر نیز ثبت کرد نخستین فضاپیما با قابلیت عکس‌برداری و نخستین وسیله فضایی که از گرانش سیاره دیگری برای تغییر مسیر بهره گرفت.
این کاوشگر همانند سایر مارینر‌ها ساختار هشت‌وجهی داشت و از سلول‌های خورشیدی، باتری، موتور‌های جت نیتروژن، سیستم رادیو و راکت هیدروژنی برای اصلاح مسیر مجهز بود.
در حین پرواز نزدیکی به زهره، مارینر ۱۰ شواهدی از ابر‌های در حال چرخش و می‌دان مغناطیسی بسیار ضعیف کشف کرد و با استفاده از فیل‌تر نزدیک فرا‌بنفش، تصاویری از ابر‌های زهره ثبت و مطالعات جوی آن را انجام داد.
این فضاپیما سه‌بار از کنار عطارد گذر کرد و در هر سه گذر تنها یک نیم‌کره در معرض نور خورشید بود؛ به همین دلیل تنها ۴۰ تا ۴۵ درصد از سطح سیاره را می‌توانست نقشه‌برداری کند.
تصاویر سطحی شباهت زیادی به سطح ماه داشتند، اما اطلاعات ارزش‌مندی برای درک عطارد فراهم آوردند که از طریق رصد تلسکوپی از زمین امکان‌پذیر نبود.
مناطق نقشه‌برداری‌شده شامل اکثر یا تمام چهارگوش‌های شکسپیر، بتهوون، کویپر، می‌کل‌آنژ، تولستوی و دیسکاوری، نیمی از چهارگوش باخ و ویکتوریا و بخش‌های کوچکی از نرودا و لیگوریا می‌شدند.
مارینر ۱۰ کشف کرد که عطارد اتمسفری بسیار نازک با ترکیب عمدتا هلیوم دارد، یک می‌دان مغناطیسی و یک هسته بزرگ غنی از آهن می‌کند.
اندازه‌گیری‌های رادیوم‌تری نشان داد که دمای شبانه عطارد ۱۸۳- درجه سانتی‌گراد و حداکثر دمای روز ۱۸۷ درجه سانتی‌گراد است.
این کاوشگر در نهایت در ۲۴ مارس ۱۹۷۵ غیر‌فعال شد، اما همچنان در مدار خود به چرخش می‌پردازد.
