Theo truyền thông Mỹ, con tàu - mang theo 3 hình nộm (mô phỏng phi hành đoàn gồm 3 người) được kết nối với các thiết bị cảm biến - đã đáp xuống vùng biển Thái Bình Dương ở ngoài khơi bán đảo Baja California (Mexico) vào lúc 9h40 ngày 11/12 (theo giờ Thái Bình Dương, tức 0h40 ngày 12/12 theo giờ Việt Nam). Con tàu sau đó được vớt lên tàu đổ bộ USS Portland của Hải quân Mỹ đã chờ sẵn để đưa tới San Diego, California.
Tàu Orion được hệ thống phóng không gian (SLS) - hệ thống tên lửa mạnh nhất từng được NASA chế tạo - phóng lên quỹ đạo vào ngày 16/11 từ Trung tâm Vũ trụ Kennedy ở Florida (Mỹ). Chuyến bay quan trọng này nhằm đánh giá hiệu quả hoạt động của các hệ thống trên tàu và đảm bảo rằng Orion an toàn để chở người cho chuyến hành trình đến Mặt Trăng.
Việc quay trở lại bầu khí quyển Trái Đất là một bài kiểm tra khắc nghiệt đối với tấm chắn nhiệt của tàu Orion. Khoảng 30 phút trước khi rơi xuống biển, tàu Orion đã có 20 phút bị nung nóng khi bay qua khí quyển và bề mặt tấm chắn nhiệt của tàu ghi nhận mức nhiệt lên đến 2.760 độ C, tương đương 50% mức nhiệt bề mặt của Mặt Trời. Sự ma sát khí quyển làm chậm tốc độ của tàu từ 39.400 km/giờ xuống còn 523 km/giờ. Sau đó, những chiếc dù được bung ra để làm chậm vận tốc xuống còn 32 km/giờ trước khi tàu tiếp nước.
Mặc dù tàu Orion đã gặp đôi chút sự cố về điện và hoạt động liên lạc với Trái Đất, nhưng NASA vẫn đánh giá cao hiệu suất của cả tàu Orion cũng như hệ thống SLS, nhấn mạnh rằng sứ mệnh này đã vượt quá kỳ vọng trước đó. Phát biểu với báo giới, Giám đốc NASA Bill Nelson khẳng định: "Đây là một nhiệm vụ cực kỳ thành công". Trong khi đó, ông Mike Sarafin - người chịu trách nhiệm về sứ mệnh Artemis 1 - cho biết hiện chưa phát hiện vấn đề nào trong chuyến trở về của tàu Orion.
Trước đó, Orion đã phá kỷ lục bay xa nhất từ Trái Đất so với bất kỳ tàu vũ trụ nào từng được con người phóng lên Mặt Trăng. Trong sứ mệnh kéo dài 25 ngày, tàu Orion đã bay xa hơn 64.374 km phía sau phần tối của Mặt Trăng, trở về Trái Đất chỉ 2 tuần sau khi tới được vị trí xa nhất trong vũ trụ cách bề mặt Trái Đất 434.523 km. Theo ông Mike Sarafin, sau khi quay trở lại Trái Đất, tổng số quãng đường Orion đi được là hơn 2,2 triệu km.
Chương trình Artemis là nỗ lực của NASA nhằm đưa con người quay lại Mặt Trăng, sau khi chương trình Apollo đã khép lại cách đây 50 năm. NASA đặt mục tiêu đưa con người đặt chân lên Mặt Trăng trước năm 2030 và thiết lập một căn cứ bền vững tại đây để tạo cơ sở cho việc thám hiểm sao Hỏa trong tương lai. Các kỹ sư sẽ dành nhiều tháng để kiểm tra dữ liệu từ sứ mệnh Artemis 1. Dự kiến, sứ mệnh Artemis 2 - đưa phi hành gia bay vòng quanh Mặt Trăng - sẽ được tiến hành sớm nhất là vào năm 2024. Trong khi đó, sứ mệnh Artemis 3 - đưa phi hành đoàn (trong đó bao gồm 1 nữ giới) hạ cánh xuống cực Nam của Mặt Trăng - sẽ được thực hiện sau đó 1 năm.
