肯尼迪航天中心发射升空24小时后，“猎户座”飞船主发动机于北京时间11月17日凌晨成功完成持续5分50秒的变轨点火；此被称为“地月转移轨道注入”的关键操作，将飞船速度提升至每小时3.6万公里，宇航员团队由此进入环绕月球的“自由返回轨道”。美国航天局探索系统开发部主任洛里·格雷泽在任务简报会上表示，所有系统表现优于预期。 此次飞行也刷新了多项纪录：四名乘组人员中包括首位非裔宇航员维克多·格洛弗，以及首位参与深空任务的女性克里斯蒂娜·科赫；任务使用的太空发射系统（SLS）火箭推力达4000吨，是目前运载能力最强的现役火箭。值得关注的是，全球约75%的人口出生在1972年阿波罗17号任务之后，这意味着对大多数当代人而言，这是首次见证载人航天器飞出近地轨道。 技术验证上，乘组在飞行初期完成了全系统检测。飞船搭载的新型二氧化碳过滤装置和水循环系统运行正常；厕所供水系统一度出现启动延迟，在补充注水后已恢复。美国航天局数据显示，舱内温度稳定在21摄氏度左右，氧气浓度保持在21%—23%的范围内。 分析人士指出，此次任务具有三重意义：一是验证新一代载人航天器的深空适航性，二是检验月球轨道交会对应的技术的可行性，三是为2025年计划的载人登月任务积累数据。按飞行轨迹测算，飞船将于11月21日抵达距月面最近点约7400公里处，借助月球引力完成“自由返回”机动，并计划于12月11日在太平洋预定海域溅落。
深空载人飞行从来不是一次性的“单点突破”，而是工程体系的长期积累与反复验证。“猎户座”进入绕月自由返回轨道，既检验了关键技术路线，也对风险管控能力提出了更高要求。面向未来，能否把每次试飞的经验转化为制度化、可复用的能力，将影响人类重返月球以及更远探索的步伐能走多稳、走多远。