2016. november 17-én Thomas Pesquet elindult hat hónapos, Proxima nevű űrmissziójára. Kazahsztánból indult és néhány napja meg is érkezett az ISS űrállomásra a Szojuz űrhajóval. Az Air France volt pilótája 2017 májusában tér haza a földre.
Az orosz kozmonauta, Oleg Novitski, és az amerikai NASA asztronautája, Peggy Whitson társaságában az ISS repülő mérnöke néhány napja útra indult, hogy számos tudományos és oktatási tevékenységet végezzenek a nemzetközi űrállomáson. A misszió célja a jövőbeli Mars utazás előkészítése, amelyet az Egyesült Államok 2025 és 2030 között tervez.
A 38 éves Thomas Pesquet amellett, hogy a legfiatalabb európai asztronauta, az első francia légitársasági pilóta is, aki részt vesz nemzetközi űrmisszióban.
Pesquet így nyilatkozott: „Igazán büszke vagyok arra, hogy az első francia légitársasági pilótaként űrhajós lehetek. Ezt az eredményt legnagyobb részben az Air France-nak köszönhetem, hiszen mindent tőlük tanultam. A fedélzeti személyzet és a vállalat többi tagja is különleges tehetséggel és hihetetlen erővel rendelkezik. Büszkén népszerűsítem majd a légitársaságot a 400 km magasban lévő nemzetközi űrállomáson, és ugyanolyan a technikai precizitással végzem majd feladataimat, ahogyan azt az Air France pilótafülkéjében is tettem.”
A Proxima misszió kulcsfontosságú az európai tudós közösség számára. Pesquet 62 kísérletben vesz majd részt, amelyek arra szolgálnak, hogy tovább bővítsék a tudást az emberi testről, fizikáról és biológiáról, valamint új technológiákat próbáljanak ki a nemzetközi űrállomáson. A Proxima nevet a misszió a napunkhoz legközelebb található csillagról kapta.
Pesquet 2004-től dolgozott a francia légitársaság pilótájaként, mígnem 2009-ben asztronautának választották. Ezt követően dolgozott az Eurocom vezérlőjében, ahol az űrben állomásozó asztronautákkal való kommunikációért felelt. Emellett az Európai Űrhajós Központ jövőbeli projektjein tevékenykedett. A francia űrhajós ezután Oroszországban és az Egyesült Államokban gyakorlatozott, részt vett föld alatti barlang és tengeralattjáró tréningen is.