Автоматический космический корабль «Зонд-6» был запущен 10 ноября 1968 года с космодрома Байконур с помощью ракеты-носителя «Протон».

Он был беспилотным вариантом корабля «7К-Л1».
Это был первый в мире полёт с отработкой входа в атмосферу Земли со второй космической скоростью около 11 км/с. Корабль сначала тормозил в верхних слоях атмосферы, снова выходил в космос и затем окончательно снижался над заданным районом СССР. На борту находилась фотоаппаратура для детальной съёмки поверхности Луны и Земли с большого расстояния, а также датчики для измерения радиации и микрометеоритов на трассе полёта.
17 ноября при возвращении на Землю парашютная система сработала нештатно на высоте около 5300 метров. Спускаемый аппарат жёстко ударился о землю примерно в 16 км от запланированной точки. Несмотря на крушение аппарата, фотопленка и научные данные были успешно извлечены и сохранены.
Космический аппарат «Зонд-6» сделал 169 фотографий, однако после этой жёсткой посадки уцелеть и сохраниться удалось только 52 кадрам.