17 марта 2014 года. Генеральный Директор ЕКА Жан-Жак Дорден (Jean Jacques Dordain) объявил, что астронавт ЕКА из Франции Тома Песке (Thomas Pesquet) включен в основной экипаж экспедиции МКС 50/51, который стартует на корабле «Союз ТМА-М» или «Союз МС» в ноябре 2016 года.
16 октября 2014 года. На форуме журнала «Новости космонавтики» появилось сообщение возможном назначении командиром основного экипажа корабля «Союз МС-03» Анатолия Иванишина, а бортинженером астронавта НАСА Пегги Уитсон (Peggy Whitson).
Однако на состоявшемся 16 декабря 2014 года заседании Межведомственной комиссии по отбору космонавтов и их назначению в составы экипажей пилотируемых кораблей и станций экипаж был утвержден в следующем составе:
командир ТПК «Союз МС» - Олег Новицкий
бортинженер ТПК «Союз МС» - Thomas Pesquet
бортинженер-2 ТПК «Союз МС» - Peggy Whitson
11 февраля 2016 года экипаж в составе Олега Новицкого, Тома Песке и Пегги Уитсон прошел тренировку по действиям в случае аварийной посадки в лесисто-болотистой местности зимой. Члены экипажа успешно справились со всеми заданиями: построили два вида укрытий (односкатный шалаш и вигвам), обозначили для поисково-спасательных сил своё местонахождение с помощью светосигнального патрона и костра и оказали медицинскую помощь «раненому» коллеге на этапе перехода к месту встречи со спасателями.
20 сентября 2016 года. В соответствии с утверждённым графиком пусков, специалисты предприятий ракетно-космической отрасли в плановом режиме продолжают на космодроме Байконур работы по подготовке ТПК «Союз МС-03».
7 октября 2016 года. На заседании Государственной комиссии утверждена программа пилотируемых полетов до конца 2016 года, в соответствии с которой запуск ТПК «Союз МС-03» состоится 16 ноября.
24 октября 2016 года. В Центре подготовки космонавтов имени Ю.А. Гагарина начались комплексные экзаменационные тренировки экипажей. Комплексную зачетную тренировку на тренажере ТПК «Союз» сдавал дублирующий экипаж экспедиции МКС-50/51 (Фёдор Юрчихин, Джек Фишер и Паоло Несполи). Основной экипаж (Олег Новицкий, Тома Песке и Пегги Уитсон) приступил к экзаменационной тренировке на на тренажере российского сегмента МКС.
25 октября 2016 года. В Центре подготовки космонавтов имени Ю. А. Гагарина завершены комплексные экзаменационные тренировки экипажей длительной экспедиции МКС-50/51, которые завершают программу работы космонавтов и астронавтов в ЦПК. Комплексную зачетную тренировку на тренажере ТПК «Союз» сдавал основной экипаж (Олег Новицкий, Тома Песке и Пегги Уитсон). Дублирующий экипаж (Фёдор Юрчихин, Джек Фишер и Паоло Несполи) выполнил экзаменационную тренировку на российском сегменте МКС.
26 октября 2016 года. На заседании Межведомственной комиссии в Центре подготовки космонавтов после рассмотрения результатов подготовки экипажей к космическому полету для продолжения предстартовой подготовки на Байконуре были рекомендованы оба экипажа.
В основной экипаж вошли:
Олег Новицкий - командир корабля «Союз МС-03», бортинженер МКС-50/51;
Тома Песке - бортинженер корабля, бортинженер МКС-50/51;
Пегги Уитсон - бортинженер-2 корабля, бортинженер МКС-50, командир МКС-51.
В дублирующий экипаж вошли:
Фёдор Юрчихин - командир корабля;
Джек Фишер - бортинженер корабля;
Паоло Несполи - бортинженер-2 корабля.
28 октября 2016 года. Ракетно-космическая корпорация «Энергия» сообщила, что на заседании Госкомиссии было одобрено предложение по подготовке корабля «Союз МС-03» к запуску 17 ноября (ранее запуск был запланирован на 16 ноября).
1 ноября 2016 года. Члены основного и дублирующего экипажа ТПК «Союз МС-03» прибыли на космодром Байконур для прохождения заключительных этапов подготовки к полёту. Основной экипаж в составе Олега Новицкого, Тома Песке и Пегги Уитсон прибыли бортом RF65152, Дублирующий экипаж в составе Фёдора Юрчихина, Джека Фишера и Паоло Несполи бортом RF65151.
2 ноября 2016 года. На космодроме Байконур состоялось заседание Технического руководства, на котором принято решение о заправке корабля «Союз МС-03» компонентами ракетного топлива и сжатыми газами.
В этот же день члены основного и дублирующего экипажей ТПК «Союз МС-03» приступили к заключительным тренировкам на космодроме Байконур, включающим в себя отработку навыков на местах в корабле. Члены основного экипажа Олега Новицкого, Тома Песке и Пегги Уитсон примерили скафандры «Сокол-КВ» и после теста их на герметичность заняли места в своём корабле. Экипаж проверил систему радиосвязи, лазерный дальномер, ознакомился с бортовой документацией, изучил программу полета и список запланированных к доставке на МКС грузов.
3 ноября 2016 года. На космодроме Байконур специалисты РКК «Энергия» успешно выполнили операции по заправке ТПК «Союз МС-03» компонентами топлива и сжатыми газами.
После заправки корабль доставлен в монтажно-испытательный комплекс космических аппаратов (МИК КА) и установлен в стапель для проведения дальнейших предстартовых работ.
7 ноября 2016 года. На космодроме Байконур специалисты РКК «Энергия» успешно завершили комплекс технологических операций по стыковке ТПК «Союз МС-03» с переходным отсеком.
9 ноября 2016 года. На космодроме Байконур специалисты РКК «Энергия» провели авторский осмотр ТПК «Союз МС-03» и выполнили накатку головного обтекателя ракеты-носителя «Союз-ФГ». По графику подготовительных работ на ближайшую неделю запланирована транспортировка головного блока с ТПК «Союз МС-03» из МИК КА в монтажно-испытательный корпус ракет-носителей для общей сборки с ракетой «Союз-ФГ».
11 ноября 2016 года. ТПК «Союз МС-03» в составе головного блока по железной дороге транспортирован на общую сборку с ракетой-носителем «Союз ФГ». Перед отправкой головного блока с ТПК «Союз МС-03» на общую сборку была проведена вторая примерка, в ходе которой основной и дублирующий экипажи ознакомились с органами управления и в тестовом режиме проверили работоспособность различных систем модернизированного корабля.
13 ноября 2016 года. В течение дня головной блок с кораблём «Союз МС-03» был пристыкован к третьей ступени ракеты в монтажно-испытательном корпусе ракет-носителей. После чего представители технического руководства и государственной комиссии на космодроме Байконур выдали заключение о готовности ракетно-космического комплекса (РКК) в составе пилотируемого корабля «Союз МС-03» и ракеты-носителя «Союз-ФГ» к вывозу и установке на старте.
14 ноября 2016 года. В соответствии с планом проведения работ на космодроме Байконур были произведены вывоз и установка РКН «Союз-ФГ» с ТПК «Союз МС-03». На рассвете «мотовоз» с ракетой-носителем начал движение от монтажно-испытательного комплекса к стартовому столу. Скорость доставки РН составляла не более 5 км/ч. Все работы по вывозу и установке РНК в вертикальное положение на стартовом сооружении площадки № 1 «Гагаринский старт» космодрома Байконур были выполнены штатно и в соответствии с циклограммой.
16 ноября 2016 года. В ходе заседания Государственной комиссии, состоявшегося на 17-й площадке космодрома Байконур (учебно-тренировочный центр ЦПК имени Ю. А. Гагарина), были утверждены основной и дублирующий экипажи ТПК «Союз МС-03».
Основной экипаж МКС-50/51 был утвержден в следующем составе:
Олег Новицкий - командир ТПК;
Тома Песке - бортинженер ТПК;
Пегги Уитсон - бортинженер-2 ТПК, командир МКС-51.
В составе дублирующего экипажа были утверждены:
Фёдор Юрчихин - командир ТПК;
Джек Фишер - бортинженер ТПК;
Паоло Несполи - бортинженер-2 ТПК.
17 ноября 2016 года. В 20:20:13.099 UTC (23:20:13.099 мск) с ПУ № 5 площадки № 1 космодрома Байконур стартовыми командами ГК «Роскосмос» осуществлен пуск ракеты-носителя «Союз-ФГ» (11А511У-ФГ) № Р15000-060 с космическим кораблем «Союз МС-03» [11Ф732А48 № 733, ISS-49S]. В 20:29:01 UTC (23:29:01 мск) космический корабль «Союз МС-03» отделился от последней ступени носителя и вышел на околоземную орбиту.
19 ноября 2016 года. В 21:58:12 UTC (20 ноября в 00:58:12 мск) ТПК «Союз МС-03» успешно пристыковался к стыковочному узлу малого исследовательского модуля «Рассвет» (МИМ-1) российского сегмента Международной космической станции. В 22:04:06 UTC (20 ноября в 01:04:06 мск) зафиксировано время закрытия крюков ТПК). Сближение выполнялось в автоматическом режиме, при сближении и стыковке использовалась усовершенствованная радиотехническая система «Курс-НА».
20 ноября 2016 года. В 00:40:31 UTC (03:40:31 мск) были открыты переходные люки между кораблем и станцией, на стык были установлены быстросъемные винтовые зажимы, после чего члены экипажа ТПК «Союз МС-03» перешли на борт Международной космической станции.
6 января 2017 года состоялся выход в открытый космос по американской программе. Во время выхода астронавты Роберт Кимброу и Пегги Уитсон
сняли никель-водородные аккумуляторные батареи и подключили три новых литий-ионных аккумулятора. Роберт Кимброу сделал снимки Магнитного альфа-спектрометра (AMS-02). Астронавты также успели продолжить укладку кабеля и поправить чехол на стыковочном узле, к которому должны прибывать в будущем космические корабли.
Выход в космос начался в 12:23 и продолжался до 18:55 UTC. Продолжительность пребывания астронавтов в открытом космосе составила
.
13 января 2017 года состоялся выход в открытый космос по американской программе. Во время выхода астронавты Роберт Кимброу и Тома Песке
установили и подключили три литий-ионные батареи, заменили поворотную камеру/светильник CLPA на Мобильной базовой системе MBS, заменили адаптер WIF на концевом захвате-эффекторе №202 на плече A манипулятора SSRMS, сняли два поручня с Лабораторного модуля «Дестини».
Выход в космос начался в 11:22 и продолжался до 17:20 UTC. Продолжительность пребывания астронавтов в открытом космосе составила
.
9 февраля 2017 года. На форуме журнала Новости Космонавтики появилось сообщение о возможности продления полета Пегги Уитсон до сентября 2017 года и её посадки вместе с экипажем корабля «Союз МС-04».
24 марта 2017 года состоялся выход в открытый космос по американской программе. Во время выхода астронавты Тома Песке и Роберт Кимброу
заменили две камеры на внешней поверхности японского модуля, у которых вышли из строя осветительные приборы, смазали канадский манипулятор МКС Canadarm, заменили лампочки на осветительных приборах станции, а также подготовили к последующему переносу с модуля «Спокойствие» (Tranquility) на модуль «Гармония» (Harmony) герметичный стыковочный переходник (PMA-3) для последующего крепления на него Международного стыковочного адаптера IDA, осмотрели радиатор, в котором ранее была выявлена утечка аммиака.
Выход в космос начался в 11:24 и продолжался до 17:58 UTC. Продолжительность пребывания астронавтов в открытом космосе составила
.
30 марта 2017 года состоялся выход в открытый космос по американской программе. Во время выхода астронавты Пегги Уитсон и Роберт Кимброу
осуществили подключение и зачехлили переходник PMA-3, а также установили теплозащиту на освободившийся после переноса PMA-3 вакантный стыковочный порт на модуле «Спокойствие» (Tranquility). В ходе этой операции один из четырех чехлов был потерян, но астронавты успешно завершили установку трех из них, а также использовали освободившийся ранее чехол с переходника PMA-3.
Выход в космос начался в 11:29 и продолжался до 18:33 UTC. Продолжительность пребывания астронавтов в открытом космосе составила
.
5 апреля 2017 года. Решение о продлении полета Пегги Уитсон до сентября 2017 года подтверждено в пресс-релизе НАСА 17-038.
9 апреля 2017 года Пегги Уитсон приняла командование МКС у Роберта Кимброу.
12 мая 2017 года состоялся выход в открытый космос по американской программе. Во время выхода астронавты Пегги Уитсон и Джек Фишер
заменили бортовой блок авионики ExPCA на платформе ELC-4 на секции S3 на МКС, протестировали кабель передачи данных на магнитном альфа-спектрометре AMS-02 на секции S3 , провели ремонт экранно-вакуумной теплоизоляции манипулятора RMS японского модуля JEM, установили теплозащитное покрытие на гермоадаптере PMA-3.
При подготовке к следующей операции в системе охлаждения скафандра Джека Фишера была обнаружена небольшая утечка воды, в результате чего время работы астронавтов за бортом станции пришлось сократить.
Выход в космос начался в 13:08 и продолжался до 17:21 UTC. Продолжительность пребывания астронавтов в открытом космосе составила
.
23 мая 2017 года состоялся выход в открытый космос по американской программе. Во время выхода астронавты Пегги Уитсон и Джек Фишер
провели работы в открытом космосе: Джек Фишер во время пребывания за бортом МКС установил две беспроводные телекоммуникационные антенны на поверхности лабораторного модуля Destiny. Он не успел справиться с этой задачей в ходе предыдущего выхода в открытый космос 12 мая. Пегги Уитсон заменила релейный блок (multiplexer-demultiplexer - MDM), отвечающий за функционирование панелей солнечных батарей, охлаждающего и иного оборудования, установленного на внешней стороне МКС и вышедшего из строя 20 мая по неизвестной причине. Как отметили в NASA, поломка не создала угрозы экипажу МКС и никак не отразилась на работе станции.
Выход в космос начался в 11:20 и продолжался до 14:06 UTC. Продолжительность пребывания астронавтов в открытом космосе составила
.
1 июня 2017 года Пегги Уитсон передала командование МКС Фёдору Юрчихину.
2 июня 2017 года. В 10:47 UTC (13:47 мск) космический корабль «Союз МС-03» с космонавтами Олегом Новицким и Тома Песке успешно отстыковался от МКС. В 14:10:38 UTC (17:10:38 мск) спускаемый аппарат корабля совершил посадку в казахстанской степи в точке с координатами 47°18’ с.ш. и 69°35’ в.д. Место касания находилось на расстоянии 14 км от расчетной точки в районе солончаковых озер.
Продолжительность полета составила