עם סיומה הרשמי של משימת ארטמיס 2 מוקדם יותר החודש, בנאס"א החלו בניתוח מעמיק של ביצועי המערכות שהובילו ארבעה אסטרונאוטים אל מעבר לצד הרחוק של הירח ובחזרה. המשימה, שהביאה בני אדם רחוק יותר מאי פעם, נחשבת למבחן קריטי עבור התוכנית השאפתנית של סוכנות החלל האמריקנית, שמתכננת נחיתה מאוישת על פני הירח כבר ב-2027 או 2028. על פי הנתונים הראשוניים, נראה כי החללית אוריון ומשגר ה-SLS עמדו בציפיות ואף מעבר לכך ברוב שלבי הטיסה.
אחד המרכיבים הקריטיים ביותר שנבחנו הוא מגן החום של האוריון. בנאס"א מציינים כי הערכות ראשוניות מראות שהמגן תפקד כצפוי ללא תופעות חריגות, ואף הפגין עמידות גבוהה יותר מזו שנמדדה בטיסת המבחן הלא מאוישת, ארטמיס 1. תהליך הכניסה לאטמוספירה והנחיתה בים (Splashdown) עבר בצורה מדויקת להפליא: החללית נחתה במרחק של כ-4.6 קילומטרים בלבד מנקודת היעד המקורית שלה, כאשר מהירות הכניסה שלה תאמה את התחזיות המוקדמות ברמת דיוק של מייל אחד לשעה. גם משגר ה-SLS רשם ביצועים מרשימים, כאשר בעת כיבוי המנועים הראשיים הגיעה החללית למהירות של מעל 18 אלף מייל לשעה - נתון שאפשר כניסה מדויקת למסלול המתוכנן.
לצד ההצלחות הטכנולוגיות, המשימה לא הייתה חפה מתקלות. זמן קצר לאחר השיגור דיווח הצוות על בעיות במערכת האוורור של השתן באסלת החללית. מומחית המשימה כריסטינה קוק הצליחה לפתור את התקלה תוך כדי תנועה בסיוע צוותי הקרקע, אך בנאס"א כבר החלו בבדיקת החומרה והנתונים כדי למנוע הישנות של מקרים דומים במשימות הבאות. מעבר לתקלות הטכניות, הצוות סיפק הצצה נדירה לרגעים האנושיים בחלל, כולל תיעוד של "שקיעת כדור הארץ" מאחורי הירח - מחזה שלא נצפה על ידי עין אנושית מאז ימי תוכנית אפולו לפני יותר מחצי מאה.
החזרה לכדור הארץ הציפה גם את האתגרים הפיזיולוגיים הנלווים לשהות בחלל. למרות שמדובר בעשרה ימים בלבד, הגוף האנושי נדרש להסתגלות מחודשת לכוח המשיכה. האסטרונאוטית קוק שיתפה תיעוד של הקושי בביצוע פעולות פשוטות כמו הליכה בקו ישר בעיניים עצומות לאחר הנחיתה. לדבריה, במצב של חוסר משקל, המערכות הווסטיבולריות בגוף שמסייעות למוח להבין את כיוון התנועה מפסיקות לתפקד כראוי.
כתוצאה מכך, עם החזרה לכדור הארץ, המוח נשען כמעט לחלוטין על הראייה לצורך התמצאות במרחב, עד שהגוף לומד מחדש לעבד את אותות כוח הכבידה. המידע שנאסף כעת ישרת את נאס"א לקראת השלבים הבאים של החזרה לירח.