发射前先排除电缆故障
联盟MS-02的乘员包括俄罗斯国家航天集团的谢尔盖·雷日科夫、安德烈·鲍里先科，以及美国国家航空航天局（NASA）的谢恩·金布罗。雷日科夫担任联盟飞船指令长；到达国际空间站后，三人的工作进入常驻乘员任务体系，金布罗后来担任第50常驻组指令长。
飞行准备并非一路顺利。俄罗斯国家航天集团2016年10月6日声明，能源火箭航天公司的专家在质量检查中发现，着陆系统电缆在测试操作时受到卡压，引起控制设备动作。修复故障后，工程人员对飞船重新进行完整测试，国家委员会审阅维修和试验记录，批准把发射安排在10月19日。
从拜科努尔到探索号舱
10月19日08时05分左右，飞船从哈萨克斯坦拜科努尔航天发射场升空。这里及下文的飞行时刻采用协调世界时（UTC）。NASA当日运行报告把发射记录为08时05分14.378秒，并确认上升过程正常，太阳能电池翼和天线成功展开。
飞船采用约两天的交会流程，10月21日抵达空间站，与探索号小型研究舱对接。约12时20分，连接两船的舱门打开，在站人数由三人增加到六人。刚抵达的乘员加入第49常驻组，此后继续承担第50常驻组的工作。发射把他们送入轨道，对接与开舱才让他们进入空间站的日常工作环境。
人员与实验材料一起到站
这次运输也补充了实验所需材料。10月21日运行报告记载，随联盟MS-02送来的日本宇宙航空研究开发机构蛋白质结晶实验容器，当天即装入Ryutai机柜的蛋白质结晶研究设施。研究团队希望利用微重力条件获得高质量晶体，再用于研究蛋白质结构与药物开发。
任务期间，空间站还开展了微重力干细胞扩增、组织再生与骨缺损等研究。乘员负责观察细胞生长和执行实验操作，地面科研团队则进一步处理样品与数据。NASA返回公告把这些项目列为在轨科研活动，其潜在医学用途仍属于研究所指向的目标。
六株生菜与重复采收
金布罗还承担了具体的植物培养工作。2016年10月25日，他启动Veg-03生菜实验，培养“Outredgeous”红色长叶莴苣。肯尼迪航天中心团队提供地面支持；项目经理妮科尔·迪富尔记录，幼苗第一周水分过多，生长落后于计划，地面人员于是指导他用风扇减少多余水分，植物随后恢复。
这批六株生菜采用保留叶心和部分叶片、分次剪取的办法，让同一植株继续长出新叶。首次收获供乘员食用，后续计划兼顾科学样品与饮食补充。试验关心的不只是能否种活植物，还包括浇水、通风与采收方式怎样影响持续供给。
参考：[4]
驻站工作包括更新电力设备
长驻乘员同时承担空间站维护。金布罗在2017年1月参加两次舱外活动，安装适配板并连接六块新锂离子电池的电路。NASA任务总结记载，新电池及适配板取代了九块用于储存太阳能电力的镍氢电池，安装由舱外作业与机械臂操作共同完成。
3月，他又参加两次舱外活动，处理机械臂转移后的三号加压对接适配器，更新桁架上的计算机中继设备，并安装外部防护件。这段驻留期间，乘员还接待了天鹅座、鹳六号、龙及进步号等货运飞船，研究材料、补给和替换设备由不同任务持续送达。
参考：[5]
离站与着陆相隔三个多小时
2017年4月10日07时57分，联盟MS-02脱离探索号舱，开始返回。雷日科夫在返回舱控制飞船，鲍里先科和金布罗分别坐在左右座位。空间站第51常驻组随此次脱离正式开始，佩吉·惠特森继续在站担任指令长。
约11时20分，三人在哈萨克斯坦杰兹卡兹甘东南方着陆，完成约173天的太空飞行。这一时长包括两天赴站交会和返回过程，驻站部分约为171天。联盟MS-02把乘员送回地面后，他们参与的样品分析、科研整理及空间站后续运行仍由相关团队继续推进。