En 2008, le parcours complet de la ligne demande vingt-huit minutes dans le sens ouest-est, vingt-neuf minutes dans le sens inverse. Comme sur toutes les lignes du métro parisien (sauf les lignes bis), le premier départ a lieu depuis la station tête de ligne vers 5 h 30. La première rame part à 5 h 35 de Boulogne - Pont de Saint-Cloud, précédée ici d'un premier départ partiel de Porte d'Auteuil à 5 h 30, qui a la particularité d'être l'unique rame de la journée à parcourir la boucle d’Auteuil.
Le dernier train quitte Boulogne - Pont de Saint-Cloud à 0 h 47 pour Gare d’Austerlitz et de ce terminus à 0 h 35 pour Boulogne - Pont de Saint-Cloud et à 0 h 51 pour Porte d'Auteuil. Les nuits des vendredis aux samedis, des samedis aux dimanches et des veilles de fête aux jours de fête, le dernier départ de Boulogne - Pont de Saint-Cloud est fixé à 1 h 47 pour Gare d’Austerlitz ; depuis ce terminus, ces mêmes nuits, le dernier départ est fixé à 1 h 35 pour Boulogne - Pont de Saint-Cloud et à 1 h 46 pour Porte d'Auteuil.
La fréquence des rames est moins élevée que sur les autres lignes : l'intervalle moyen entre les rames est de trois à cinq minutes en journée, de huit à neuf minutes en extrême soirée. Le dimanche matin, l'intervalle est de six à sept minutes, et de dix minutes les nuits des vendredis aux samedis, des samedis aux dimanches et des veilles de fête aux jours de fête après 0 h 30 (après 1 h 15 les nuits des vendredis aux samedis).
La ligne 10 a souvent eu du matériel particulier. Avant la Seconde Guerre mondiale jusqu'à l'achèvement de la ligne, elle est parcourue par des motrices Sprague à deux loges circulant seules car le trafic voyageurs est limité. Jusqu'en 1976 circulent sur la ligne des rames Sprague anciennes comportant quatre voitures dont deux motrices à quatre moteurs.
La ligne 13 est transformée au milieu des années 1970 en ligne transversale à grand débit par sa jonction avec l'ancienne ligne 14, et un matériel moderne plus performant, le MF 67, est alors mis en service. À partir du 28 avril 1975, les anciennes rames articulées MA 51 de la ligne 13, au nombre de 52 sont progressivement transférées sur la ligne 10 et profondément modernisées. Les caisses sont repeintes, le revêtement au sol est remplacé, les sièges changés, et un éclairage fluorescent moderne est installé. Elles y circulent en formation indéformable à six caisses, sans découplage. La totalité du parc de ce matériel roule sur la ligne en juin 1976 et y termine sa carrière. Pour achever la réforme de l'ancien matériel Sprague et en raison du nombre insuffisant de rames articulées, quelques MF 67 série A/D sont affectées à la ligne 10. Le MA 1951 est réformé à son tour entre 1988 et 1994. Des MF 67 série E venant de la ligne 7 bis et remis à cinq caisses le remplacent.
On distingue deux catégories de personnel : les agents en station et les agents de conduite. Les agents de station ont pour mission de tenir la caisse, d'assurer le contrôle des voyageurs ainsi que la gestion des lieux, la vérification des installations ou d'autres tâches à définir selon les besoins du service. Quelques agents sont par ailleurs détachés pour la durée du service afin d'assurer les relèves de caisses. Les conducteurs assurent la marche des rames. Le service est assuré sur trois roulements de travail (jour, mixte, nuit).
La tarification de la ligne est identique à celle en vigueur sur tout le reste du réseau et est accessible avec les mêmes abonnements. Un ticket t+ permet un trajet simple quelle que soit la distance avec une ou plusieurs correspondances possibles avec les autres lignes de métro ainsi que le RER, mais uniquement dans Paris intra-muros pour ce dernier.
Le financement du fonctionnement de la ligne (entretien, matériel et charges de personnel) est assuré par la RATP. Cependant, les tarifs des billets et abonnements dont le montant est limité par décision politique ne couvrent pas les frais réels de transport. Le manque à gagner est compensé par l'autorité organisatrice, le Syndicat des transports d'Île-de-France (STIF), présidé depuis 2005 par le président du Conseil régional d'Île-de-France et composé d'élus locaux. Il définit les conditions générales d'exploitation ainsi que la durée et la fréquence des services. L'équilibre financier du fonctionnement est assuré par une dotation globale annuelle aux transporteurs de la région grâce au versement transport payé par les entreprises et aux contributions des collectivités publiques.
La ligne 10 est une ligne secondaire du réseau parisien, le nombre total de voyageurs transportés représentant un peu plus du quart de la fréquentation de la ligne 1. Elle est la ligne la moins fréquentée du réseau, en dehors des courtes lignes de rabattement 3 bis et 7 bis. De 1992 à 2004, le trafic est en progression de 4,7 %, ce qui place la ligne en huitième position en termes de croissance sur le réseau (hors ligne 14).
Année | 1992 | 1993 | 1994 | 1995 | 1996 | 1997 | 1998 | 1999 | 2000 | 2001 | 2002 | 2003 | 2004 |
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Nombre de voyageurs | 39,6 | 39,4 | 39,0 | 33,5 | 35,4 | 37,9 | 38,8 | 39,7 | 41,3 | 40,0 | 40,5 | 39,6 | 41,5 |
La station la plus fréquentée de la ligne est (en trafic annuel, toutes lignes confondues) Gare d'Austerlitz (8,73 millions de voyageurs). En 1998, le trafic quotidien atteint 148 613 voyageurs en moyenne chaque jour ouvrable, 104 041 le samedi et 53 051 le dimanche.