根据美国航空航天局发布的任务规划，在完成绕月飞行后，“猎户座”飞船大约在美国东部时间7日13时23分飞离月球引力影响范围。接下来，飞船将于美东时间7日21时03分点燃推进器，执行三次轨道修正点火中的第一次，以调整飞船轨道、进一步校准其返回地球的航线。飞船预计10日晚在美国加利福尼亚州圣迭戈海岸附近溅落。
美国媒体报道说，航天器返回地球的“再入”阶段是航天任务中风险最高的阶段之一。执行“阿耳忒弥斯2号”任务的“猎户座”飞船将以超过音速30倍的速度冲入地球大气层，该过程会导致空气被剧烈压缩，可将飞船外部温度加热到2760摄氏度以上。
据报道，“猎户座”飞船隔热罩在2022年“阿耳忒弥斯1号”无人绕月飞行测试任务中被发现存在隐患，执行该任务的飞船重返地球时隔热罩材料异常脱落，损耗方式与设计预期不符。为了解决这一问题，执行“阿耳忒弥斯2号”任务的“猎户座”飞船采取一种更缓和的方式调整飞行轨道。收集隔热罩表现数据也是此次任务的一项关键目标。
美国航空航天局还公布了“猎户座”飞船6日绕月飞行时拍摄的一批照片，包括“地落”和“日食”等。从月球背面拍摄的“地落”照片展示了地球落入月球地平线以下的景象；“日食”画面则显示月球完全遮挡住太阳。从宇航员的视角看，月球足够彻底挡住太阳，形成近54分钟的日全食。
“阿耳忒弥斯2号”载人绕月飞行任务1日实施，利用“太空发射系统”火箭和“猎户座”飞船将4名宇航员送往月球轨道。据美国航空航天局官网数据，“猎户座”飞船从发射到溅落预计总共飞行约111万8624公里。
