El objetivo de esta misión es establecer una base y utilizar las experiencias obtenidas para planificar un viaje a Marte. Luego, de este primer lanzamiento del Artemis, el siguiente vuelo, el de Artemis II, será tripulado, pero los astronautas no saldrán de la nave. Además, desde la agencia estadounidense informaron que la nave Artemis III llevará, posteriormente, a la primera mujer y a la primera persona negra hasta el territorio lunar.

El principal objetivo de Artemis I es demostrar que los sistemas de Orion, la capsula acoplada al gigantesco Sistema de Lanzamiento Espacial (SLS), pueden garantizar un reingreso, descenso, amerizaje y recuperación seguros en un entorno de vuelo espacial, antes de la primera misión con tripulación en Artemis II. "Nuestro primer y principal objetivo es exponer el escudo térmico de Orion a las condiciones de recuperación lunar", dijo Mike Sarafin, jefe de la misión.

La duración de la misión ha sido fijada entre cuatro y seis semanas, más tiempo del que cualquier nave tripulada haya hecho sin acoplarse. El recorrido que hará será de 2,1 millones de kilómetros, con varias órbitas a la Tierra y a la Luna. También desplegará pequeños satélites denominados CubeSats destinados a desarrollar experimentos espaciales.

A su regreso, la cápsula viajará a unos 39.400 kilómetros por hora y experimentará temperaturas la mitad de calientes que las del Sol. El segundo objetivo es verificar la solvencia del vuelo del cohete y de la cápsula durante la misión. Finalmente, la NASA buscará recuperar a Orion tras su amerizaje para luego revisarla a fondo.