С площадки № 1 «Гагаринский старт» космодрома Байконур, 17 ноября 2016 года успешно стартовала ракета-носитель «Союз-ФГ», которая вывела на орбиту транспортный пилотируемый корабль «Союз МС-03». В состав экипажа были члены длительной экспедиции МКС-50/51 космонавт РОСКОСМОСА Олег Новицкий, астронавт ESA Тома Песке и астронавт NASA Пегги Уитсон. Эта экспедиция стала юбилейной, 50-й к Международной космической станции.

Полет до Международной космической станции был проведен по так называемой «длинной схеме»: в течение двух суток после запуска, чтобы протестировать новые системы, применяемые на кораблях новой серии. Сближение корабля «Союз МС-03» со станцией и причаливание к исследовательскому модулю «Рассвет» осуществлялось по двухсуточной схеме в автоматическом режиме под контролем специалистов ГОГУ РС МКС в ЦУП и российских членов экипажа МКС.

Этот маневр увеличил высоту орбиты примерно на 100 км. На начало вторых суток полета проведена дополнительная номинальная коррекция. На дальнем участке автономного сближения ТПК с МКС 19 ноября осуществлен шестиимпульсный маневр, позволивший перейти к автоматическим процедурам облета станции и причаливания ТПК «Союз МС-03» к МКС. Операция «Касание» ТПК и МКС запланирована на 20 ноября в 01:01 по московскому времени.

На борту Международной космической станции своих коллег встретят: Сергей Рыжиков -РОСКОСМОС,  Андрей Борисенко - РОСКОСМОС и Роберт Шейн Кимброу - NASA.

Французский астронавт Том Песке пообещал приготовить на МКС новогодний ужин по лучшим рецептам французской кухни и, конечно, всех угостить. В свою очередь Пегги Уитсон приготовит рождественский ужин. На борту МКС проведено много экспериментов, некоторые из которых были выполнены с участием всех трех членов экипажа. Например, это эксперименты по изучению движения жидкости и выращиванию стволовых клеток, а также опыты по размножению бактерий и микроорганизмов в невесомости.

Во время пребывания на МКС экипажу экспедиций МКС-50 и МКС-51 предстоят работы с транспортными грузовыми кораблями, проведение летных испытаний нового корабля и отработка новых систем: бортовой радиотехнической системы, комбинированной двигательной установки, системы управления движением и навигацией, телевизионной системы.

Также космонавты отработали телеоператорный режим управления ТОРУ путем отстыковки и расхождения грузового корабля «Прогресс МС» с МКС, зависания и причаливания, была обеспечена расстыковка корабля «Союз МС», возвращение трех членов экипажа МКС-49/50 на Землю и стыковка корабля «Союз МС-04» с членами экспедиции МКС-51/52.

Завершилась экспедиция 25 февраля 2017 года, в момент отстыковки от станции корабля «Союз МС-02». В этот момент экипаж пилотируемого корабля миссии Союз МС-03 начал работу экспедиции МКС-51.