地球離脱ステージ
アレスVによって打ち上げられる予定で、アレスVの下段が大気中で燃え尽きて6機のRS-68とアレスVのコアが切り離されるまでは地球離脱ステージ自体は活動を行わない。下段ロケットを使い切った後、船内ステージングとアルレージ・モータ(英語版)を使って分離すると、J-2Xエンジンに着火し100%の力でアルタイルとともに低軌道へとむかう。その後は低軌道位置にとどまり、別に打ち上げられる4人の宇宙飛行士とオリオンの到着を待つ。
オリオンがアルタイルとドッキングしてシステムチェックがされた後、「ロイタースカート」を放棄し、再びJ-2Xエンジンに点火して、80%の推力で月遷移軌道に向かう。S-IVBのアポロ宇宙船に乗った宇宙飛行士は進行方向に面していたが、地球離脱ステージでは進行方向と反対のロケットの方向を見ることになる。この「視覚外」に進行方向がくる飛行方法は、提案されていたが行われることのなかった有人金星フライバイ(英語版)の飛行計画に似ている。
月遷移軌道への投入が成功すると地球離脱ステージは閉鎖されて切り離される。切り離されたロケットは太陽周回軌道に向けて放出されるほかに、故意に月の表面へ衝突させ科学者の有人飛行や無人探査機などで月表面に置かれた高感度な地震計による月の地質の測定をする計画もある。