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Depuis sa refondation en tant qu’unité des Forces spéciales, le CPA 10 a participé à toutes les opérations extérieures françaises. Il a ainsi été engagé en ex-Yougoslavie, en Afghanistan, en République de Côte d’Ivoire, en République Démocratique du Congo, au Rwanda, au Tchad, au Liban, en Somalie, au Mali, en Mauritanie, en République Centrafricaine, au Burkina Faso, au Niger, en Irak, au Soudan… Certaines missions ne peuvent pas être mentionnées pour des raisons évidentes de confidentialité.
Ces engagements sont régulièrement réalisés sous court préavis, dans le cadre du dispositif d’alerte permanent armé par l’unité.Le CPA 10 participe également à de nombreux exercices nationaux et internationaux, en France comme à l’étranger.
En 1995 débutent les campagnes de longue durée, avec les premières missions de renseignement et de capture au profit du Tribunal pénal international pour l’ex-Yougoslavie (TPIY), et les interventions en Côte d’Ivoire ou en Centrafrique.
Arrivent ensuite les opérations fondatrices du COS moderne en Afghanistan avec les Task Forces (TF) Arès de 2003 à 2006, dédiée aux reconnaissances spéciales et à la contre-insurection, puis Jehol et TF-32 de 2011 à 2013, qui voient le début des missions de contre-terrorisme (CT) et du ciblage – des savoir-faire qui serviront de socle au développement des capacités CT mises en œuvre dans le cadre des TF suivantes. Le caporal-chef Sébastien Planelles du CPA10 est tué en Afghanistan le 25 août 2006, lors d’une mission de combat face aux Talibans. Le premier-maître Frédéric Paré des Commandos Marine est également tué lors de cette opération menée dans le cadre de la TF Arès.
En janvier 2011, des membres du CPA 10 ont participé à la tentative de libération de deux ressortissants français enlevés par AQMI à Niamey. Cette opération fut baptisée Archange Foudroyant.
À partir de 2013, les missions du CPA 10 se caractérisent à la fois par la priorité donnée aux actions directes de contre-terrorisme et au ciblage d’« individus à haute valeur » (IHV) – notamment par la TF Sabre au Sahel, et par un certain renouveau de l’action indirecte avec l’engagement au combat aux côtés de forces locales, qu’illustre la TF Hydra étroitement intégrée avec les milices kurdes d’Irak (Peshmerga) et de Syrie (YPG).L'unité est engagée au Mali, lors du combat du Timétrine pendant l'opération Avrid aux côtés du 1er Régiment de parachutistes d'infanterie de marine et des Commandos Marine.
En 2014, l'unité a pris part, entre autres, aux opérations françaises au Mali (interventions militaires au Mali « Serval » et « Barkhane »), où est mort au combat le sous-officier Thomas Dupuy dans la nuit du 29 au 30 octobre 2014.En 2015, l'unité est toujours engagée au Mali dans le cadre de l'opération Barkhane. Le 26 novembre 2015, l'unité est de nouveau endeuillée par la mort du sergent-chef Alexis Guarato, des suites de ses blessures reçues le 13 octobre 2015 (lors d’une embuscade tendue par l’ennemi au retour d’une mission de reconnaissance offensive au Nord-Mali, son véhicule a explosé sur une mine, et il a été blessé ainsi que deux de ses camarades).
Le 15 janvier 2016, le CPA 10 intervient de manière décisive lors des attentats de Ouagadougou, aux côtés du 1erRPIMa.
En 2016, le CPA 10 est impliqué dans la préparation de la bataille de Mossoul au cours de laquelle deux de ses opérateurs sont grièvement blessés le 2 octobre par l'explosion d'un drone piégé de l'EI entre Mossoul et Erbil.
Le 2 mars 2018, le CPA 10 est intervenu lors de l'attaque de Ouagadougou pour assurer la protection de l'ambassade de France ainsi que celle de l'état-major burkinabé, alors qu’une attaque avait été lancée par le Groupe de soutien à l’islam et aux musulmans (GSIM).
En août 2021, le CPA 10 intervient à Kaboul (Afghanistan) dans le cadre de l’opération d’évacuation de ressortissants, baptisée Apagan.
En avril 2023, le CPA 10 intervient, aux côtés des Commandos Marine et du GIGN, au Soudan dans le cadre de l’opération Sagittaire. Il s’agit là aussi d’une opération d’évacuation de ressortissants, décidée après le déclenchement du conflit entre les Forces de soutien rapide et les Forces gouvernementales.
Dans la nuit du 28 au 29 août 2023, le sergent Nicolas Mazier du CPA 10 tombe au combat lors d'une embuscade de l'EI alors qu'il participait à une opération de reconnaissance aux côtés des forces de sécurité irakiennes.