17 listopada 2016 roku o 23:20 czasu moskiewskiego francuski astronauta ESA został wystrzelony rakietą Sojuz-FG z kompleksu startowego nr 1 kosmodromu Bajkonur na pokładzie trzyosobowej kapsuły Sojuz. Wraz z debiutującym Pesquetem w misję polecieli: wykonujący swój drugi lot Rosjanin Oleg Nowicki (dowódca pojazdu) oraz najbardziej doświadczona z tej trójki Amerykanka, rekordzistka i naukowiec Peggy Whitson. Lot odbył się po długiej trajektorii i do przejścia załogi Sojuza na stację kosmiczną doszło dopiero 20 listopada UTC. Pesquet i Nowicki wrócili na pokładzie tej samej kapsuły w czerwcu 2017 roku, bez Whitson, która z powodu przedłużenia jej misji wróciła na Ziemię inną kapsułą (Sojuz MS-04) trzy miesiące później.
Ponad półroczna debiutancka misja badawcza Thomasa Pesqueta otrzymała nazwę kodową Proxima. Odbywała się na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej równolegle do Ekspedycji 50. i 51., i była dziewiątą długą misją załogową ESA.
Aktywność na zewnątrz stacji W trakcie swojego pierwszego pobytu na ISS Pesquet wykonał dwa spacery kosmiczne o łącznym czasie 12 h i 32 minut. Oba spacery przedstawiciel ESA wykonał wspólnie z astronautą NASA Robertem Shane’em Kimbroughem.