A causa dei problemi riscontrati nella fase di ascesa, il veicolo spaziale poté essere inserito in un'[[orbita]] di parcheggio di 173,14 chilometri per 360,10 chilometri, invece di quella circolare pianificata di 190 chilometri.<ref name="lver" /> Questa variazione rispetto al piano di volo non ha precluso, tuttavia, il proseguimento della missione.<ref>{{sfncita|Orloff &e Harland, 2006|p=. 154}}.</ref> Durante la prima orbita, l'S-IVB effettuò alcune manovre cambiando il proprio assetto per testare le tecniche che i futuri astronauti avrebbero utilizzato per il tracciamento dei punti di riferimento per la navigazione. Quindi, dopo le due orbite percorse per verificare che tutto il veicolo funzionasse a dovere in previsione della manovra di inserimento in orbita translunare (TLI), all'S-IVB è stato dato il comando di riavvio ma senza successo.<ref>{{sfncita|Orloff &e Harland, 2006|pp=. 354–356}}.</ref>
Passando, allora, ad una missione alternativa pre-pianificata,<ref name = "legacy" /> il direttore di volo [[Clifford Charlesworth]] e la sua squadre del [[centro di controllo missione]] scelsero di utilizzare il motore ''[[Service Propulsion System]]'' (SPS) del modulo di servizio per portare la navicella spaziale in un'orbita ad alto apogeo e con un basso perigeo che avrebbe comportato un rientro sulla Terra,<ref [4]name = "legacy" /> come era stato fatto nella missione [[Apollo 4]]. Il motore SPS rimase acceso per 442 secondi per raggiungere l'apogeo pianificato di {{M|22204|s=km}}. Non essendoci abbastanza propellente per accelerare il [[rientro atmosferico]] con una seconda accensione del motore, il veicolo spaziale entrò nell'atmosfera solo a una velocità di {{M|10000}} metri al secondo invece dei previsti {{M|11000}} metri al secondo che avrebbero simulato un ritorno lunare.<ref name = "chariots 6" /> Mentre era ad alta quota, il modulo d comando è stato in grado di restituire dati sulla misura in cui i futuri astronauti sarebbero stati protetti dalle [[fasce di Van Allen]] dalla struttura del veicolo spaziale.<ref>{{sfncita|Orloff &e Harland, 2006|p=. 356}}.</ref>
Dieci ore dopo il lancio, il modulo di comando atterrò a 80 chilometri dal previsto punto di ammaraggio nell'[[Oceano Pacifico]] settentrionale a nord delle [[Hawaii]] per poi essere recuperato a bordo della ''USS Okinawa''.<ref name = "chariots 6" /> Il modulo di servizio era stato espulso poco prima che la navicella raggiungesse i primi strati di [[atmosfera terrestre]] e bruciò durante la caduta.<ref>{{sfncita|Orloff &e Harland, 2006|p=. 157}}.</ref> Il terzo stadio del Saturno V rientrò nell'atmosfera distruggendosi il 26 aprile 1968 dopo un lento decadimento della propria orbita.<ref>{{sfncita|Orloff &e Harland, 2006|p=. 156}}.</ref>
