Lancering
Terwijl de Apollo 4 een perfecte vlucht had, had de Apollo 6 vanaf het begin problemen. Twee minuten na de vlucht kreeg de raket gedurende ongeveer 30 seconden te maken met ernstige Pogo oscillaties. Verschillende delen van de raket begonnen te trillen als een stemvork. Dit was inclusief de brandstofpijpen. Deze trillingen veroorzaakten schade aan het deel dat de Command Module en Lunar Module verbond met de Saturnus V. Verschillende stukken vielen af tijdens de lancering.
Nadat de eerste trap klaar was, begon de tweede trap van de S-II zijn eigen problemen te krijgen. Motor nummer twee (van de vijf) had problemen 225 seconden na de lancering. Het werd erger na 319 seconden, en toen na 412 seconden viel de motor uit. Twee seconden later viel motor nummer drie ook uit. De boordcomputer was in staat om veranderingen aan te brengen en de andere motoren brandden 58 seconden langer dan normaal. De S-IVB derde trap moest ook 29 seconden langer branden dan normaal. De S-IVB werkte ook niet goed.
De eerste trap van de S-IC stortte terug op aarde in de Atlantische Oceaan ten oosten van Florida (30°12′N 74°19′W / 30.200°N 74.317°W / 30.200; -74.317), terwijl de tweede trap van de S-II neerstortte ten zuiden van de Azoren (31°12′N 32°11′W / 31.200°N 32.183°W / 31.200; -32.183).
Baan
Door de lanceringsproblemen bereikte de raket niet de geplande hoogte. Na twee omlopen wilde de derde trap, S-IVB niet meer opstarten. Besloten werd om de motoren van de Apollo Service Module te gebruiken om het ruimtevaartuig in een hogere baan te brengen, zoals was gedaan in de Apollo 4. Hij brandde 442 seconden (langer dan hij ooit op een maanmissie zou branden) om de geplande 11.989 zeemijl (22.204 km) hoogte te bereiken. Er was niet genoeg brandstof om de atmosferische terugkeer te versnellen. Het ruimtevaartuig kwam de atmosfeer slechts binnen met een snelheid van 10.000 m/s (33.000 voet per seconde) in plaats van de geplande 11.000 m/s (37.000 voet per seconde) van een terugkeer naar de maan. Dit was echter al aangetoond op de Apollo 4.
Tien uur na de lancering landde het 43 zeemijlen (80 km) van het geplande landingspunt in de noordelijke Stille Oceaan ten noorden van Hawaii, en werd aan boord van de USS Okinawa gehesen.
De baan van de S-IVB vertraagde drie weken later, en op 25 april 1968 kwam hij weer in de atmosfeer.
Hoewel Apollo 6 de snelheden in geen van beide richtingen bereikte, werd het als succesvol genoeg beschouwd om astronauten mee te laten vliegen op de volgende Saturnus V. Deze zou een baan om de maan maken in plaats van de geplande baan om de aarde voor Apollo 8. In plaats daarvan testte de volgende vlucht, Apollo 7, die geen gebruik maakte van een Saturnus V, een bemande Apollo-module in een baan om de Aarde.