O lançamento ocorreu às 03h47 pelo Horário de Brasília, a partir da tradicional plataforma 39B do complexo de lançamentos do Kennedy Space Center, Na Flórida.
Ao final da contagem regressiva, a ignição dos propulsores ergueu carinhosamente o po eroso foguete SLS, ao mesmo tempo em que a gigantesca coluna de fogo gerada pelos propulsores de combustível sólido iluminava a base de lançamentos.
A cada instante o foguete ganhava altura, consumindo centenas de toneladas de combustível necessárias para acelerar a máquina cada vez mais rápido.
Dois minutos após a ignição e terem esgotado 725 toneladas de combustível cada um, o propulsores se separaram do núcleo principal do foguete. Nesse momento o corpo principal do SLS passou a ser impulsionado pelos 4 motores RS-25 montados na base do foguete, acelerado neste momento a 5500 km por hora.
Oito minutos após a partida e já ter atingido a velocidade de 24 mil km/h, a NASA confirmou o corte dos motores principais, após esgotamento completo dos tanques de combustível líquido. Nesse instante o núcleo principal se desprende do módulo de propulsão criogênica, o ICPS, colocando a Orion na orbita da Terra.
52 minutos depois do lançamento foi a vez do estágio ICPS entrar em ação, disparando os foguetes por 20 segundos, tempo necessário para elevar a altitude de perigeu do conjunto, em preparação à crítica fase da injeção translunar, que arremessou a Orion, ainda atracada ao módulo ICPS, na direção da Lua.
A próxima etapa da missão Artemis 1 ocorreu duas horas após o lançamento do foguete SLS, quando a cápsula Orion se desprendeu finalmente do módulo ICPS e passou a ser propelida unicamente pelo Módulo de Serviço, projetado pela Agência Espacial Europeia.