经过数周延迟后，NASA 将在美国东部时间4月1日下午6:24执行阿尔忒弥斯II任务（北京时间4月2日早上6:24），将四名宇航员送往环月轨道进行测试飞行。这是全球最强的火箭推进发射系统与猎户座深空载人飞船首次进行完整组合载人发射。此任务原计划在二月初发射，但因氢燃料泄漏以及推进器增压系统出现问题而两次延迟。
阿尔忒弥斯II是一次测试任务，目的是通过25万英里飞行测试这套全新系统，特别是猎户座载人飞船。下图是四名船员合影（从左到右）：指挥官里德·怀斯曼，飞行员维克多·格洛弗，宇航员克里斯蒂娜·科赫，加拿大宇航员杰里米·汉森。汉森是首次进行太空，其余三人都是NASA的航天老兵。
阿尔忒弥斯 II 使用火箭总推力接近900万磅，将重达570万磅火箭飞船系统在八分钟内加速到每秒5英里，相当于每秒跨越大约70个足球场。飞船在大约90分钟的时间内完成一圈低地球轨飞行。升空50分钟后火箭发动机第一次点火，约一小时后火箭发动机第二次点火，发射后3小时23分钟猎户座飞船将在与低温推进仓分离。这些动作使飞船在第一个24小时内维持在最高点为43760英里的椭圆轨道，让船员们有足够的时间测试猎户座的通信、导航、推进和生命保障系统。
包括测试飞船内厕所的收集功能，清除二氧化碳能力，猎户座飞船的机动能力，在船员们操控下接近并绕过废弃的SLS上级火箭，这是模拟未来与登月舱对接。如果一切顺利，船员们会先小睡四个小时，然后猎户座太空舱主发动机点火，将飞船送入远地点44,555英里和近地点115英里高度的轨圆轨道。接下来，宇航员们再休息四个小时，此时地面飞控人员评估猎户座的表现，做出最终是否继续前往月球的决定。
地面飞控考虑的事情很多，由洛克希德·马丁制造的猎户座飞船是首次搭载全套生命保障系统进行实际飞行。假设工程师审查了猎户座第一天在太空中的表现数据后，确认状况良好，猎户座飞船将进行关键的“月球转移注入”（或称 TLI）点火，即在发射25小时后飞船推进舱发动机持续六分钟零五秒的点火使飞船的速度增加约900英里/小时，让其脱离地球轨道，开始为期四天的飞往月球征程。如果猎户座在前往月球的过程中导航或推进系统出现重大问题，由于采用了新的轨道设计，舱体仍能在无需推进器帮助的情况下返回地球，即在飞船轨道近月球4100英里的位置点靠地球引力将飞船拉回地球。
尽管遥感卫星一直在观测月球的背面，但这四名宇航员将成为首批肉眼看到月球背面的地球人。虽然50多年前阿波罗号的宇航员曾飞越月球赤道背面，但当时背面正处于黑暗中。而本次飞行如果是4月1日发射，阿尔忒弥斯II号的宇航员飞越月球背面时，背面区域的21%会正好处于阳光下，让宇航员有几小时直接用眼睛观察。飞船上有两扇窗户正对月球表面，宇航员到时需要配合使用相机，声音录制设备，以及其它数据记录和观测仪器。
按NASA的设计，猎户座飞船将在4月10日返回地球并溅落于太平洋海面。在地球重力的带动下，猎户座乘员舱将以大约每小时25,000英里的速度——大约每秒7英里，进入大气层。届时5米宽的飞船隔热板需要承受2760摄氏度高温烧灼，无线电通讯也将中断约五分钟。
在阿尔忒弥斯 I 任务期间，原设计的“跳跃”方式返回高层大气层（进入再弹出），隔热板遭受意外损伤，外层“烧焦”的大块材料脱落。NASA工程师们已经查明，阿尔忒弥斯 I 任务中返回舱在大气层顶端长距离跳跃路径中，入大气加热后再弹升时，隔热底温度减弱后使外层变得不渗透，内部气体无法逸出，压力积聚迫使外部热防护层块状脱落。因此，工程师们已经设计了新的入气轨迹，使外部炭化层更均匀地被烧蚀和温度变化，不会产生有害的裂缝和压力积聚。
飞船从再入大气层到溅落太平洋将经历13分钟。再入大气层九分钟后，无线通讯会重新建立，Artemis II的机组人员将监控总计11个不同时间展开和不同作用的降落伞，确保飞船稳定并减速每小时15英里。经过大气摩擦高温区后，返回舱先使用三个小降落伞把速度降到每小时300英里。当航天器下降到约1万1千米高度时，主降落伞储存仓保护罩拉开。在约7千3时米处将展开两个7米宽的减速伞并稳定舱体，然后三个前导降落伞将拉出猎户座飞船的三个35米宽主降落伞。在2500到1230米高度之间，主降落伞使飞船的下降速度减慢到每小时24到27公里的溅落速度，直到触水。正常下降情况下，飞船隔热罩先着水，如果因海浪或风翻转，气囊会打开使其恢复正立。随后，直升机会到达现场将宇航员们接回。降落伞系统设计已经确认即使一个制动伞或一个主降落伞无效下仍能以安全速度触及水面。
阿尔忒弥斯II任务进行成功的话，在2027年猎户座飞船将在地球轨道上与 SpaceX、Blue Origin 正在建造的新月球着陆器对接，测试关键系统并验证操作程序。在那之后，NASA 宇航员才执行登录月球南极的任务。NASA 的掌门贾里德·艾萨克曼（Jared Isaacman）认为，这是与中国太空竞赛中的一个重大里程碑。中国计划在2030年前让自己的“航天员”登陆月球，而美国NASA希望2028年实现登月。