El SO.6021 realizó su primer vuelo el 3 de septiembre de 1950, pilotado por Jacques Guignard. Aunque fue uno de los prototipos de caza más rápidos, se utilizó principalmente para pruebas aerodinámicas. En julio de 1951, el gobierno francés emitió un contrato para la investigación del límite de Mach.

El prototipo SO.6021, junto con los dos prototipos SO.6020, participó en la exploración sistemática del alto rango subsónico. Durante estas pruebas, alcanzó Mach 0,96 en un ligero picado (en aquel momento, ningún avión francés había superado la barrera del sonido). Participó en varios estudios destinados a probar diferentes motores, en particular el del SO.9000 Trident.

Para 1947, parecía evidente que el SO 6020 era demasiado pesado para ser un interceptor eficaz; además, parecía posible desarrollarlo como caza para todo tipo de clima. SNCASO, con la esperanza de conseguir pedidos, propuso a la Fuerza Aérea Francesa una versión más ligera, con mayor superficie alar, denominada SO.6021. Se encargó un prototipo mediante una enmienda al contrato inicial.

Esta versión aumentó su superficie alar a 26,5 m². Se redujo el tamaño de la cabina, se bajó la cubierta, se amplió y simplificó la cola, y se reforzó el tren de aterrizaje. Mantuvo el armamento del SO.6020, compuesto por seis cañones de 20 mm, así como las tomas de aire tipo «NACA» del segundo prototipo. El avión estaba equipado con servocontroles Jacottet-Leduc en los tres ejes utilizados para su desarrollo y debía alojar un detector de radar o infrarrojo en el morro. En total, el avión se aligeró en 700 kg.

En 1951, SNCASO propuso a la Fuerza Aérea Francesa una versión de apoyo aéreo optimizada para vuelos a baja altitud. Según informes, el avión fue reequipado con un Rolls-Royce Tay con postcombustión. En cuanto a armamento, iba a recibir dos cañones HS-603 de 30 mm y cohetes. La Fuerza Aérea no dio seguimiento.
El 5 de julio de 1951, se rescindió el contrato número 5037/46, eliminando así cualquier posibilidad de convertirlo en un avión de armas. En septiembre de 1951, los pilotos estadounidenses realizaron varios vuelos con el SO.6021: consideraron que el avión poseía buenas cualidades de vuelo y era una buena plataforma de tiro, pero que su falta de comodidad, su tren de aterrizaje excesivamente complicado y, sobre todo, su escasa potencia eran realmente problemáticos; les pareció que no tenía sentido intentar mejorarlo.

Sin embargo, en 1951 se adjudicaron dos contratos para convertir los prototipos SO.6021 y SO.6020 n.º 1 en bancos de pruebas de motores. Recibieron turborreactores ligeros Turbomeca Marboré II en las puntas de las alas, destinados al programa de interceptores de 1953. Posteriormente, se consideró equiparlos con motores Marboré III y Rolls-Royce Viper, producidos bajo licencia por Dassault, pero en julio de 1955 se decidió instalar motores Turbomeca Gabizo. Sin embargo, al finalizar el programa en 1956, el SO.6021 solo había volado con una instalación asimétrica compuesta por un Gabizo y un Marboré.
























