Lancer
Alors qu'Apollo 4 a eu un vol parfait, Apollo 6 a eu des problèmes dès le départ. Deux minutes après le début du vol, la fusée a subi de fortes oscillations de Pogo pendant environ 30 secondes. Diverses parties de la fusée se mirent à vibrer comme un diapason. Cela comprenait les tuyaux de carburant. Ces vibrations ont endommagé la partie qui reliait le module de commande et le module lunaire à la Saturne V. Plusieurs pièces sont tombées pendant le lancement.
Une fois la première étape terminée, la deuxième étape du S-II a commencé à avoir ses propres problèmes. Le moteur numéro deux (sur cinq) a eu des problèmes 225 secondes après le décollage. La situation s'est aggravée à 319 secondes, puis à 412 secondes, le moteur s'est arrêté. Deux secondes plus tard, le moteur numéro trois s'est également arrêté. L'ordinateur de bord a pu effectuer des modifications et les autres moteurs ont brûlé pendant 58 secondes de plus que la normale. Le troisième étage du S-IVB a également dû brûler pendant 29 secondes de plus que d'habitude. Le S-IVB n'a pas non plus fonctionné correctement.
La première phase S-IC s'est écrasée sur Terre dans l'océan Atlantique à l'est de la Floride (30°12′N 74°19′W / 30.200°N 74.317°W / 30.200 ; -74.317), tandis que la deuxième phase S-II s'est écrasée au sud des Açores (31°12′N 32°11′W / 31.200°N 32.183°W / 31.200 ; -32.183).
Orbite
En raison des problèmes de lancement, la fusée n'a pas atteint la hauteur prévue. Après deux orbites, le troisième étage, le S-IVB ne redémarrait pas. Il a été décidé d'utiliser les moteurs du module de service Apollo pour placer le vaisseau spatial sur une orbite plus élevée, comme cela avait été fait dans Apollo 4. Il a brûlé pendant 442 secondes (plus longtemps que lors d'une mission lunaire) pour atteindre la hauteur prévue de 11 989 miles nautiques (22 204 km). Il n'y avait pas assez de carburant pour accélérer la rentrée dans l'atmosphère. Le vaisseau spatial n'est entré dans l'atmosphère qu'à une vitesse de 33 000 pieds par seconde (10 000 m/s) au lieu des 37 000 pieds par seconde (11 000 m/s) prévus pour un retour lunaire. Cependant, cela avait été démontré sur Apollo 4.
Dix heures après le lancement, il a atterri à 43 miles nautiques (80 km) du point d'atterrissage prévu dans l'océan Pacifique Nord, au nord d'Hawaï, et a été soulevé à bord de l'USS Okinawa.
L'orbite du S-IVB a ralenti trois semaines plus tard, et il est rentré dans l'atmosphère le 25 avril 1968.
Bien qu'Apollo 6 n'ait pas atteint les vitesses prévues dans les deux sens, il a été jugé suffisamment performant pour faire voler des astronautes sur la prochaine Saturne V. Celle-ci serait en orbite autour de la Lune au lieu de l'orbite terrestre prévue pour Apollo 8. Au lieu de cela, le vol suivant, Apollo 7, qui n'utilisait pas de Saturne V, a testé un module Apollo habité en orbite terrestre.