Запуск
Если полет "Аполлона-4" прошел идеально, то у "Аполлона-6" проблемы возникли с самого начала. Через две минуты полета ракета испытала сильные колебания Пого в течение примерно 30 секунд. Различные части ракеты начали вибрировать, как вилка. В том числе и топливные трубы. Эти колебания вызвали повреждение детали, соединяющей командный и лунный модули с Saturn V. Несколько частей отвалились во время запуска.
После завершения работы первой ступени у второй ступени S-II начались свои проблемы. У двигателя номер два (из пяти) возникли проблемы через 225 секунд после старта. На 319 секунде ситуация ухудшилась, а на 412 секунде двигатель отключился. Двумя секундами позже отключился и двигатель номер три. Бортовой компьютер смог внести изменения, и остальные двигатели горели на 58 секунд дольше обычного. Третья ступень S-IVB также должна была гореть на 29 секунд дольше обычного. S-IVB также не сработал должным образом.
Первая ступень S-IC упала на Землю в Атлантическом океане к востоку от Флориды (30°12′N 74°19′W / 30.200°N 74.317°W / 30.200; -74.317), а вторая ступень S-II упала к югу от Азорских островов (31°12′N 32°11′W / 31.200°N 32.183°W / 31.200; -32.183).
Орбита
Из-за проблем с запуском ракета не достигла запланированной высоты. После двух орбит третья ступень S-IVB не запустилась. Было решено использовать двигатели служебного модуля "Аполлона", чтобы вывести космический корабль на более высокую орбиту, как это было сделано на "Аполлоне-4". Двигатель горел 442 секунды (дольше, чем когда-либо во время лунной миссии), чтобы достичь запланированной высоты 11 989 морских миль (22 204 км). Не хватило топлива, чтобы ускорить вхождение в атмосферу. Космический корабль вошел в атмосферу со скоростью 33 000 футов в секунду (10 000 м/с) вместо запланированных 37 000 футов в секунду (11 000 м/с) при возвращении на Луну. Однако это уже было продемонстрировано на "Аполлоне-4".
Через 10 часов после запуска он приземлился в 43 морских милях (80 км) от запланированной точки приземления в северной части Тихого океана к северу от Гавайских островов и был поднят на борт корабля ВМС США "Окинава".
Через три недели орбита S-IVB замедлилась, и 25 апреля 1968 года он вновь вошел в атмосферу.
Хотя "Аполлон-6" не достиг скоростей ни в одном из направлений, он был признан достаточно успешным для полета астронавтов на следующем корабле "Сатурн-V", который должен был выйти на орбиту Луны вместо запланированной земной орбиты для "Аполлона-8". Вместо этого в следующем полете "Аполлон-7", в котором не использовался Saturn V, был испытан пилотируемый модуль "Аполлон" на околоземной орбите.