Lot Rakieta została wyniesiona 5 lipca 1966 roku. Człon S-IVB oraz Instrument Unit zostały wprowadzone na kołową orbitę o wysokości 188 km, jako satelita AS-203-Apollo-Saturn – indeks COSPAR (1966-59A). Ostateczna orbita miała parametry: apogeum – 216,7 km, perygeum – 202,4 km. Drugi człon rakiety z powodzeniem uruchomił się, a paliwo w zbiorniku zachowywało się tak jak tego oczekiwano. Po czterech okrążeniach Ziemi, zbiornik wodoru został poddany wysokiemu ciśnieniu, zamknięto zawory odprowadzające gazowy wodór, na skutek czego zwiększające się ciśnienie gazu doprowadziło do rozsadzenia zbiornika, by sprawdzić jak duże naprężenia może wytrzymać. Próba przekroczyła wytrzymałość konstrukcji i człon rozpadł się. Był to najcięższy (w tym czasie) obiekt umieszczony na orbicie przez Stany Zjednoczone – 26,5 tony.

Z wyjątkiem tego wypadku, misja została uznana za udaną i osiągnęła swoje cele. We wrześniu Douglas Aircraft Company, wykonawca S-IVB oświadczyło, że człon jest gotowy do lotu załogowego na Księżyc.