Statek Orion z czterema astronautami okrążył Księżyc i bezpiecznie wrócił na Ziemię. Podczas wejścia w atmosferę osiągnął prędkość 39 razy większą od prędkości dźwięku, a temperatura na zewnętrznej powierzchni przekroczyła 4000 stopni Fahrenheita. W kabinie utrzymywała się temperatura na poziomie około 70 stopni Fahrenheita.
Szczegółowa analiza wykazała, że system ochrony termicznej działał zgodnie z przewidywaniami inżynierów. Skrócenie maksymalnego dystansu pokonywanego przez Oriona między wejściem w atmosferę a wodowaniem ograniczyło czas przebywania osłony w zakresie temperatur związanym ze zjawiskiem zaobserwowanym podczas Artemis I. W efekcie ilość pęknięć i ubytków zwęglonego materiału zmniejszyła się dziesięciokrotnie. Na osłonie misji Artemis II znaleziono dziewięć miejsc z ubytkiem materiału, podczas gdy po Artemis I było ich 103.
Osłona statku składa się ze 186 unikatowych bloków materiału ablacyjnego Avcoat. Po powrocie Oriona do Kennedy Space Center rozpoczęto ich dodatkowe badania, w tym pobieranie próbek i skanowanie rentgenowskie w NASA Marshall Space Flight Center. Sprawdzono także tylną osłonę modułu załogowego, złożoną z 1300 płytek ceramicznych. Jej działanie oraz zabezpieczenia okien, otworów wentylacyjnych, silników i włazu bocznego oceniono jako zgodne z oczekiwaniami.