Lancia
Mentre l'Apollo 4 ebbe un volo perfetto, l'Apollo 6 ebbe problemi fin dall'inizio. Dopo due minuti di volo, il razzo ha subito gravi oscillazioni di Pogo per circa 30 secondi. Varie parti del razzo hanno cominciato a vibrare come un diapason. Questo includeva i tubi del carburante. Queste vibrazioni causarono danni alla parte che univa il modulo di comando e il modulo lunare al Saturn V. Diversi pezzi caddero durante il lancio.
Dopo che il primo stadio fu finito, il secondo stadio S-II cominciò ad avere i suoi problemi. Il motore numero due (di cinque) ha avuto problemi 225 secondi dopo il decollo. È peggiorato a 319 secondi, e poi a 412 secondi il motore si è spento. Due secondi dopo anche il motore numero tre si è spento. Il computer di bordo è stato in grado di fare dei cambiamenti e gli altri motori hanno bruciato per 58 secondi più del normale. Anche il terzo stadio S-IVB ha dovuto bruciare per 29 secondi più del solito. Anche l'S-IVB non ha funzionato correttamente.
Il primo stadio S-IC si è schiantato sulla Terra nell'Oceano Atlantico a est della Florida (30°12′N 74°19′W / 30.200°N 74.317°W / 30.200; -74.317), mentre il secondo stadio S-II è precipitato a sud delle Azzorre (31°12′N 32°11′W / 31.200°N 32.183°W / 31.200; -32.183).
Orbita
A causa dei problemi di lancio, il razzo non ha raggiunto l'altezza prevista. Dopo due orbite, il terzo stadio, S-IVB non sarebbe ripartito. Fu deciso di usare i motori del modulo di servizio dell'Apollo per portare la navicella in un'orbita più alta, come era stato fatto nell'Apollo 4. Bruciò per 442 secondi (più a lungo di quanto avrebbe mai sparato in una missione lunare) per arrivare all'altezza prevista di 11.989 miglia nautiche (22.204 km). Non c'era abbastanza carburante per accelerare il rientro nell'atmosfera. La navicella entrò nell'atmosfera solo ad una velocità di 33.000 piedi al secondo (10.000 m/s) invece dei previsti 37.000 piedi al secondo (11.000 m/s) di un rientro lunare. Tuttavia, questo era stato dimostrato sull'Apollo 4.
Dieci ore dopo il lancio, è atterrato a 43 miglia nautiche (80 km) dal punto di atterraggio previsto nell'Oceano Pacifico settentrionale a nord delle Hawaii, ed è stato sollevato a bordo della USS Okinawa.
L'orbita dell'S-IVB rallentò tre settimane dopo, e rientrò nell'atmosfera il 25 aprile 1968.
Anche se l'Apollo 6 non raggiunse le velocità in entrambe le direzioni, fu considerato un successo sufficiente per far volare gli astronauti sul successivo Saturn V. Questo avrebbe orbitato intorno alla Luna invece dell'orbita terrestre prevista per l'Apollo 8. Invece, il volo successivo, Apollo 7, che non utilizzò un Saturn V, testò un modulo Apollo con equipaggio in orbita terrestre.