經過數周延遲后，NASA 將在美國東部時間4月1日下午6:24執行阿爾忒彌斯II任務（北京時間4月2日早上6:24），將四名宇航員送往環月軌道進行測試飛行。這是全球最強的火箭推進發射系統與獵戶座深空載人飛船首次進行完整組合載人發射。此任務原計劃在二月初發射，但因氫燃料泄漏以及推進器增壓系統出現問題而兩次延遲。

阿爾忒彌斯II是一次測試任務，目的是通過25萬英里飛行測試這套全新系統，特別是獵戶座載人飛船。下圖是四名船員合影（從左到右）：指揮官里德·懷斯曼，飛行員維克多·格洛弗，宇航員克里斯蒂娜·科赫，加拿大宇航員杰里米·漢森。漢森是首次進行太空，其余三人都是NASA的航天老兵。

阿爾忒彌斯 II 使用火箭總推力接近900萬磅，將重達570萬磅火箭飛船系統在八分鐘內加速到每秒5英里，相當于每秒跨越大約70個足球場。飛船在大約90分鐘的時間內完成一圈低地球軌飛行。升空50分鐘后火箭發動機第一次點火，約一小時后火箭發動機第二次點火，發射后3小時23分鐘獵戶座飛船將在與低溫推進倉分離。這些動作使飛船在第一個24小時內維持在最高點為43760英里的橢圓軌道，讓船員們有足夠的時間測試獵戶座的通信、導航、推進和生命保障系統。

包括測試飛船內廁所的收集功能，清除二氧化碳能力，獵戶座飛船的機動能力，在船員們操控下接近并繞過廢棄的SLS上級火箭，這是模擬未來與登月艙對接。如果一切順利，船員們會先小睡四個小時，然后獵戶座太空艙主發動機點火，將飛船送入遠地點44,555英里和近地點115英里高度的軌圓軌道。接下來，宇航員們再休息四個小時，此時地面飛控人員評估獵戶座的表現，做出最終是否繼續前往月球的決定。

地面飛控考慮的事情很多，由洛克希德·馬丁制造的獵戶座飛船是首次搭載全套生命保障系統進行實際飛行。假設工程師審查了獵戶座第一天在太空中的表現數據后，確認狀況良好，獵戶座飛船將進行關鍵的“月球轉移注入”（或稱 TLI）點火，即在發射25小時后飛船推進艙發動機持續六分鐘零五秒的點火使飛船的速度增加約900英里/小時，讓其脫離地球軌道，開始為期四天的飛往月球征程。如果獵戶座在前往月球的過程中導航或推進系統出現重大問題，由于采用了新的軌道設計，艙體仍能在無需推進器幫助的情況下返回地球，即在飛船軌道近月球4100英里的位置點靠地球引力將飛船拉回地球。

盡管遙感衛星一直在觀測月球的背面，但這四名宇航員將成為首批肉眼看到月球背面的地球人。雖然50多年前阿波羅號的宇航員曾飛越月球赤道背面，但當時背面正處于黑暗中。而本次飛行如果是4月1日發射，阿爾忒彌斯II號的宇航員飛越月球背面時，背面區域的21%會正好處于陽光下，讓宇航員有幾小時直接用眼睛觀察。飛船上有兩扇窗戶正對月球表面，宇航員到時需要配合使用相機，聲音錄制設備，以及其它數據記錄和觀測儀器。

按NASA的設計，獵戶座飛船將在4月10日返回地球并濺落于太平洋海面。在地球重力的帶動下，獵戶座乘員艙將以大約每小時25,000英里的速度——大約每秒7英里，進入大氣層。屆時5米寬的飛船隔熱板需要承受2760攝氏度高溫燒灼，無線電通訊也將中斷約五分鐘。

在阿爾忒彌斯 I 任務期間，原設計的“跳躍”方式返回高層大氣層（進入再彈出），隔熱板遭受意外損傷，外層“燒焦”的大塊材料脫落。NASA工程師們已經查明，阿爾忒彌斯 I 任務中返回艙在大氣層頂端長距離跳躍路徑中，入大氣加熱后再彈升時，隔熱底溫度減弱后使外層變得不滲透，內部氣體無法逸出，壓力積聚迫使外部熱防護層塊狀脫落。因此，工程師們已經設計了新的入氣軌跡，使外部炭化層更均勻地被燒蝕和溫度變化，不會產生有害的裂縫和壓力積聚。

飛船從再入大氣層到濺落太平洋將經歷13分鐘。再入大氣層九分鐘后，無線通訊會重新建立，Artemis II的機組人員將監控總計11個不同時間展開和不同作用的降落傘，確保飛船穩定并減速每小時15英里。經過大氣摩擦高溫區后，返回艙先使用三個小降落傘把速度降到每小時300英里。當航天器下降到約1萬1千米高度時，主降落傘儲存倉保護罩拉開。在約7千3時米處將展開兩個7米寬的減速傘并穩定艙體，然后三個前導降落傘將拉出獵戶座飛船的三個35米寬主降落傘。在2500到1230米高度之間，主降落傘使飛船的下降速度減慢到每小時24到27公里的濺落速度，直到觸水。正常下降情況下，飛船隔熱罩先著水，如果因海浪或風翻轉，氣囊會打開使其恢復正立。隨后，直升機會到達現場將宇航員們接回。降落傘系統設計已經確認即使一個制動傘或一個主降落傘無效下仍能以安全速度觸及水面。

阿爾忒彌斯II任務進行成功的話，在2027年獵戶座飛船將在地球軌道上與 SpaceX、Blue Origin 正在建造的新月球著陸器對接，測試關鍵系統并驗證操作程序。在那之后，NASA 宇航員才執行登錄月球南極的任務。
NASA 的掌門賈里德·艾薩克曼（Jared Isaacman）認為，這是與中國太空競賽中的一個重大里程碑。中國計劃在2030年前讓自己的“航天員”登陸月球，而美國NASA希望2028年實現登月。