阿特米斯一號於11月16日發射，強大的太空發射系統火箭攜帶獵戶座於美國東部時間凌晨1點47分從位於佛羅里達州的美國宇航局甘迺迪航天中心的39B發射台升空。當天晚些時候，獵戶座在太空飛行器遠離我們星球的過程中發回了一張地球的照片。在其阿特米斯一號旅程的第三天，獵戶座太空飛行器到達月球的時間超過了一半，審查顯示它的性能超過了預期。
第5天，獵戶座進入月球影響範圍，在第6天的近距離月球飛越中，太空飛行器捕捉到了令人驚嘆的景色。在第8天，獵戶座離開了月球影響範圍，在第10天，它進入了遙遠的逆行軌道。在第11天，它創造了一個記錄，超過了阿波羅13號到達地球的距離，在第13天，它達到了任務期間到達地球的最大距離。
在第14個飛行日期間，美國宇航局的工程師們繼續進行從第12個飛行日開始的噴氣式點火開發飛行測試目標。今天，各小組展示了反應控制推進器點火時間範圍的"低"部分。這個測試目標旨在以不同的配置鍛鍊獵戶座飛船的反應控制系統噴射器，以模擬推進器噴射器在阿特米斯II任務中的使用方式，進一步加深NASA對太空飛行器操作的理解，然後才有可能讓乘員上船。
作為整個任務中計劃測試的一部分，制導、導航和控制官，也被稱為GNC，對支持獵戶座導航系統的星際跟蹤器進行了8次計劃測試中的第6次。星際跟蹤器是一種導航工具，它測量恆星的位置以幫助太空飛行器確定其方向。
工程師們將確定作為制導、導航和控制系統一部分的星際跟蹤器與獵戶座慣性測量單元之間的一致性，方法是將太空飛行器的不同區域暴露在太陽下，在不同的熱狀態下激活星際跟蹤器，以確定溫度差異是否會有任何變化。慣性測量單元包含三個裝置，稱為陀螺儀，用於測量太空飛行器的身體旋轉率，以及三個加速度計，用於測量太空飛行器的加速度。
在第14個飛行日增加了一個新的飛行測試目標，以收集關於獵戶座熱特性的額外信息。在大部分任務期間，獵戶座通常處於尾部對太陽的姿態，這意味著太陽能電池組面向太陽發電。這個飛行測試目標有目的地將獵戶座調整到完美的尾向太陽姿態之外，最多20度，以評估太空飛行器和收集額外的數據。目前，當獵戶座離開尾部到太陽的姿態超過三個小時時，需要有十個小時的尾部到太陽的恢復期。這個額外的飛行測試目標將幫助工程師了解獵戶座的熱性能範圍，以考慮進阿特米斯II計劃及其他。
在遙遠逆行軌道上的時間使工程師能夠在未來的載人任務之前，在深空環境中測試太空飛行器及其系統。遙遠逆行軌道是一個高度穩定的軌道，只需要很少的燃料就可以長時間停留。雖然訪問遙遠的逆行軌道使工程師們能夠利用作為早期機構努力計劃的任務的一部分而被全面研究的軌道，但未來的阿特米斯任務將訪問不同的軌道。
在Artemis II上，四名乘坐獵戶座的太空人將繞著月球飛行，在月球遠端上空飛行數千英里，然後再跋涉返回地球。在"阿爾特彌斯III"號上，也就是第一次前往月球表面的"阿爾特彌斯"號任務中，"獵戶座"將冒險進入近乎直線的光環軌道，這是一個平衡於地球和月球引力的軌道，幾乎像一條項鍊懸掛在月球上。該軌道提供了進入月球南極的機會，那裡已經為未來的阿特米斯任務確定了13個候選著陸區域。