Umieszczenie próbnika na orbicie okołoziemskiej dnia 20 września 1966 przebiegło bezproblemowo, również pierwsza faza lotu w kierunku Srebrnego Globu odbyła się bez najmniejszych zakłóceń. Dopiero w dniu 22 września 1966 kiedy kontrolerzy lotu wydali sondzie komendę ostatecznego naprowadzenia na wyznaczone koordynaty, zawiódł jeden z silników manewrowych. Praca pozostałych, działających silników spowodowała, że sonda wpadła w niekontrolowany ruch wirowy (0,85/sek). Kontrolerzy natychmiast wysłali w kierunku Surveyora 2 serie rozkazów mających wyłączyć pozostałe silniki, po czym powtórnie włączyć wszystkie. Niestety, wadliwy silnik powtórnie nie zadziałał, a sonda w dalszym ciągu nie miała orientacji w przestrzeni kosmicznej. Podobne próby zdążono przeprowadzić jeszcze kilka razy, ale było już wiadome, że lądownik spisany jest na straty. Problemy zaczęły postępować i dokładnie o godzinie 9:35 GMT stracono z próbnikiem łączność.
W wyniku perturbacji, lądownik zboczył z planowanego kursu o przeszło 200 km i ostatecznie 23 września o godzinie 03:18 GMT roztrzaskał się o powierzchnię Księżyca ok.