Ad una velocità di 8.850 km l'ora, attratto dalla forza gravitazionale del satellite, Apollo 10 si sta sempre più avvicinando al suo obiettivo. Poche ore prima di iniziare la manovra di ingresso in orbita lunare, Stafford, Young e Cernan effettuano un nuovo collegamento televisivo in diretta con il Centro di controllo di Houston e con i numerosi spettatori sparsi in tutto il mondo, che seguono con grande interesse questo nuovo grande passo dell'umanità al di fuori dei confini del pianeta Terra. Sono trascorse 72 ore e 37 minuti dal momento del distacco dalla rampa 39A; in Italia sono le ore 18:26.
La trasmissione, della durata di 13 minuti, mostra la Terra ormai grande quanto una palla da basket e gli astronauti all'interno della navicella.
Concluso il collegamento televisivo, è giunto il momento a bordo dell'Apollo di prepararsi per la delicata manovra per l'immissione in orbita circumlunare. Con la Luna alle loro spalle, i tre astronauti non possono vederla. Prima che il "treno spaziale" scompaia dietro il corpo celeste, interrompendo in tal modo il collegamento radio con la base di terra, c'è un curioso scambio di battute tra il comandante Stafford e il Centro di controllo in Texas: "Houston, c'è un buio pesto fuori. Non riusciamo a vedere la Luna, ma se voi ci assicurate che è sempre al solito posto, ci fidiamo della vostra parola. In compenso, vediamo la Terra. Ora è piccola come una palla da tennis". "Sei sulla strada giusta, Tom" gli rispondono da terra.
Sono le 16:45 ora della costa orientale degli Stati Uniti, le 21:45 in Italia. A 75 ore e 55 minuti dal decollo, il potente motore SPS (Service Propulsion System) del Modulo di Servizio (SM) viene acceso per cinque minuti e 53 secondi, ponendo il complesso spaziale, composto dal Modulo di Comando e Servizio "Charlie Brown" e dal Modulo Lunare "Snoopy", in orbita intorno alla Luna, ad un'altezza come apocinzio (il punto più alto) di 313 km e un pericinzio (il punto più basso) di 110 km.
La manovra viene effettuata dietro la faccia nascosta del satellite, in condizione di "blackout" nei collegamenti radio con la Terra. Alla base di Houston, gli scienziati e i tecnici della NASA rimangono in ansiosa attesa di nuovi segnali dallo spazio. Finalmente alle 22:12 italiane Apollo 10 riappare di nuovo davanti alla parte a noi visibile della Luna; il collegamento radio viene di nuovo ristabilito: "Ragazzi, potete dire al mondo che siamo arrivati", annuncia il comandante e veterano dello spazio Thomas Stafford.
Meno di cinque ore dopo l'ingresso in orbita lunare, i tre astronauti accendono la telecamera per inviare sul nostro pianeta, distante 384.000 km, le prime immagini televisive a colori della superfice lunare. Per trenta minuti Stafford, Cernan e Young danno agli spettatori sulla Terra un'idea di quello che significa sorvolare zone butterate come il Mare delle Crisi, il Mare della Fertilità, il Mare della Tranquillità. In Italia è già giovedì 22 maggio 1969 e sono le 02:33 di notte.
La prima parte dell'"operazione Luna" è andata in porto nel migliore dei modi. Ora non resta che attendere l'importante e rischiosa manovra che dovranno compiere nella giornata di domani, giovedì 22 maggio 1969, i tre astronauti: il distacco del LEM "Snoopy", la discesa fino a 15 chilometri dalla superfice e il successivo ricongiungimento con la capsula-madre "Charlie Brown".