Очередная этапная задача космонавтики была успешно решена, когда советская автоматическая станция «Луна-10» в апреле 1966 года была выведена на окололунную (селеноцентрическую) орбиту. Исследования Луны с орбиты ее искусственных спутников впоследствии были продолжены советскими космическими аппаратами серии «Луна» и американскими космическими аппаратами «Лунар Орбитер».

Искусственные спутники Луны дали возможность получить детальные крупномасштабные снимки ее поверхности, изучить аномалии ее гравитационного поля, ее конфигурацию, а также получить данные о метеорной и радиационной обстановке в окололунном космическом пространстве.

В то же время продолжалось дальнейшее изучение планет Марса и Венеры с помощью космических аппаратов. Так, в марте 1966 года советская автоматическая станция «Венера-3» достигла Венеры и доставила на ее поверхность первые советские вымпелы. В дальнейшем как нашей страной, так и США был осуществлен ряд запусков автоматических аппаратов к Марсу и Венере. Полеты этих аппаратов проводились в периоды, когда взаимные положения Земли и Марса, Земли и Венеры были для этого наиболее благоприятными. Эти периоды наступают приблизительно через каждые 19 месяцев для полетов к Венере и через 25 месяцев — к Марсу. Во время этих полетов, с одной стороны, производилась практическая отработка конструкций автоматических космических аппаратов и их бортовых систем, отрабатывалась сверхдальняя радиосвязь и методы управления длительными полетами автоматических межпланетных станций, а с другой стороны, проводились обширные исследования космического пространства по трассе полета.