Misja potwierdziła działanie układów statku podczas długiego lotu poza niską orbitą okołoziemską.
W misji Artemis II moduł ESM-2 zapewniał Orionowi zasilanie, napęd i funkcje podtrzymania środowiska podczas pierwszego załogowego lotu statku. Start nastąpił 1 kwietnia 2026 roku o 18:35 EDT, czyli 2 kwietnia o 00:35 CEST, a wodowanie modułu załogowego nastąpiło 10 kwietnia o 20:07 EDT, czyli 11 kwietnia o 02:07 CEST. ESA podała, że moduł załogowy i ESM oddzieliły się 11 kwietnia o 01:33 CEST, po czym europejski moduł spłonął w atmosferze.
Po oddzieleniu od górnego stopnia rakiety załoga używała silników ESM podczas demonstracji operacji zbliżeniowych z użyciem interim cryogenic propulsion stage (ICPS) jako celu. Drugiego dnia lotu główny silnik modułu wykonał trwający 5 minut i 50 sekund manewr TLI (), który wyprowadził Oriona z orbity okołoziemskiej na trajektorię ku Księżycowi. Czwartego dnia Christina Koch i Jeremy Hansen przeprowadzili 41-minutową demonstrację ręcznego sterowania statkiem w przestrzeni kosmicznej.