Cele misji Test stabilności i kompatybilności elementów rakiety nośnej Test separacji S-IVB, IU (Instrument Unit) i statku Apollo od S-IB; LES od statku Apollo; statku Apollo od S-IVB/IU/SLA Uzyskanie informacji o pracy systemów: rakiety nośnej, statku kosmicznego Ocena funkcjonowania osłony termicznej modułu dowodzenia Test infrastruktury naziemnej i procedur wykorzystywanych podczas startu, lotu i powrotu CM na Ziemię mały|lewo|140px|Start misji AS-201
Przebieg misji 26 lutego 1966 roku nastąpił start dwustopniowej rakiety ze stanowiska startowego 34 Wschodniego Poligonu Rakietowego. na Przylądku Kennedy’ego na Florydzie. Statek Apollo został wyniesiony na wysokość prawie 500 km. Używając w sprytny sposób silniki Apollo, moduł dowodzenia AS-201 został umieszczony na stromej ścieżce wejścia w atmosferę, by sprawdzić wytrzymałość osłony termicznej. Chociaż silnik rozwinął ciąg o 10% mniejszy od przewidywanego, moduł wtargnął w atmosferę z prędkością 29 tys. km/godz., osiągając temperaturę powierzchni czołowej około 2700 °C. Kabina Apollo była pokryta osłoną ablacyjną na całej powierzchni. Grubość tej warstwy nie była wszędzie jednakowa. Największa grubość wynoszącą około 65 milimetrów była od strony powierzchni czołowej modułu załogowego.