Οι στόχοι της αποστολής ήταν:

  • να μελετηθεί η επιφάνεια και η ατμόσφαιρα του Άρη κατά τη διάρκεια κοντινών προσεγγίσεων για να καθοριστεί η βάση μελλοντικών ερευνών, ιδιαίτερα εκείνων που θα αναζητούσαν τυχόν ίχνη εξωγήινης ζωής στον Άρη,
  • και η δοκιμή και ανάπτυξη τεχνολογιών απαραίτητων για τις μελλοντικές αποστολές στον Άρη και άλλες αποστολές μεγάλης διαρκείας στο εξωτερικό διάστημα.

Ο Μάρινερ 6 είχε επιπλέον το στόχο, να συγκεντρώσει την απαραίτητη εμπειρία και τα στοιχεία που θα ήταν χρήσιμα στον προγραμματισμό του Μάρινερ 7 που θα πλησίαζε τον Άρη 5 ημέρες αργότερα. Ο Μάρινερ 6 εκτοξεύτηκε από την εξέδρα LC-36Β και ο Μάρινερ 7 από την γειτονική LC-36Α στην βάση της Πολεμικής Αεροπορίας στο ακρωτήριο Κανάβεραλ.

Στις 29 Ιουλίου 1969, λίγες μέρες πριν από το κοντινότερο σημείο της προσέγγισης, το JPL έχασε την επαφή με το Μάρινερ 7. Επανέφεραν προσωρινά το σήμα μέσω της κεραίας χαμηλής απολαβής και η αποστολή συνεχίστηκε. Αργότερα ανακαλύφθηκε η αιτία της βλάβης: μια από τις μπαταρίες του σκάφους είχε εκραγεί.

Τελικά, αν και κατόπιν της προσέγγισης του Μάρινερ 6, η επικοινωνία με τον Μάρινερ 7 μέσω της κεραίας υψηλής απολαβής αποκαταστάθηκε. Με βάση τις παρατηρήσεις που έγιναν από τον Μάρινερ 6, ο Μάρινερ 7 επαναπρογραμματίστηκε κατά την πτήση έτσι ώστε να εστιάσει τις παρατηρήσεις του σε επιλεγμένες περιοχές υψηλότερου ενδιαφέροντος, και έστειλε τελικά περισσότερες εικόνες από το Μάρινερ 6, παρά την έκρηξη στις μπαταρίες.

Αν και οι δυο αποστολές ανακάλυψαν πολλούς κρατήρες και άλλα χαρακτηριστικά της επιφάνειας, εντούτοις δεν ανακάλυψαν την περιοχή Tharsis με τα γιγάντια βόρεια ηφαίστεια όπως τον Όλυμπο ή το Valles Marineris, το μεγάλο φαράγγι στον ισημερινό. Αυτοί οι γεωλογικοί σχηματισμοί ανακαλύφθηκαν αργότερα από τον Μάρινερ 9.

Παρόλα αυτά φωτογράφησαν περίπου το 20% της επιφάνειας του πλανήτη, επιβεβαιώνοντας χαρακτηριστικές δομές, γνωστές από τις παρατηρήσεις από τη Γη, αλλά και αντικρούοντας την θεωρία των καναλιών του Άρη που εσφαλμένα μέχρι τότε ορισμένοι αστρονόμοι πίστευαν ότι παρατηρούσαν. Συνολικά λήφθηκαν 198 φωτογραφίες και διαβιβάστηκαν στη Γη, προσφέροντας περισσότερες λεπτομέρειες από την προηγούμενη αποστολή, τον Μάρινερ 4.

Και τα δύο σκάφη μελέτησαν την ατμόσφαιρα του Άρη. Προσέγγισαν τον πλανήτη σε μια απόσταση 3.430 χιλιομέτρων στις 5 Αυγούστου 1969. Τα φασματόμετρα υπεριωδών με τα οποία ήταν εξοπλισμένα τα Μάρινερ 6 και 7, κατασκευάστηκαν από το Εργαστήριο Φυσικής Ατμόσφαιρας και Διαστήματος του Πανεπιστημίου του Κολοράντο.

Το μοντέλο των Μάρινερ 6 και 7 που κατασκευάστηκε κατά την ανάπτυξη των διαστημοσυσκευών υπάρχει ακόμα, και αποτελεί ιδιοκτησία του Jet Propulsion Laboratory. Είναι αυτήν την περίοδο δανεισμένο στο Εργαστήριο Ατμοσφαιρικής και Διαστημικής Φυσικής, και επιδεικνύεται στον προθάλαμο του εργαστηρίου. Τα σκάφη είναι πλέον αδρανή σε ηλιοκεντρικές τροχιές.