El Proyecto Gemini fue el segundo programa espacial tripulado de Estados Unidos. Su objetivo principal era desarrollar las técnicas y el equipo necesarios para el posterior alunizaje, durante el programa Apolo. La cápsula utilizada para el Proyecto Gemini podría albergar a dos astronautas, permanecer en órbita hasta dos semanas, realizar vuelos espaciales y acoplarse con otras naves espaciales. El Proyecto Gemini finalmente incluyó once misiones tripuladas, que probaron cosas como la resistencia, el acoplamiento y las maniobras en el espacio exterior.
La nave espacial Project Gemini se lanzó en el cohete Titan II, un misil balístico intercontinental convertido. El Titan II utilizó combustibles hipergólicos, hidracina y tetróxido de nitrógeno, que se encienden al contacto. La cápsula del Proyecto Gemini en sí era mucho más pequeña que la cápsula Apolo y solo podía albergar a dos astronautas en condiciones de hacinamiento. El tamaño de la nave espacial estaba limitado por la masa que podía ponerse en órbita, así como por la necesidad de volver a entrar de forma segura dentro de la cápsula.
La cápsula Project Gemini fue la primera en incluir módulos desmontables; contenía un módulo de servicio para combustible, energía y soporte vital, un módulo de reentrada para ralentizar la cápsula y regresar a la Tierra, y un módulo de comando para los astronautas. La cápsula Gemini podía usar cohetes para controlar su movimiento alrededor de la Tierra y, a menudo, maniobraba en una órbita planificada previamente para encontrarse con otro vehículo. Originalmente, las baterías se usaban para generar energía, pero se agregaron celdas de combustible de hidrógeno-oxígeno en misiones posteriores, las primeras celdas de combustible que se volaron en una nave espacial tripulada.
Las misiones posteriores del Proyecto Gemini demostraron los protocolos para atracar en órbita y utilizaron un cohete Agena atracado para impulsar a una órbita más alta. La actividad extravehicular (EVA), comúnmente conocida como «caminata espacial», se utilizó por primera vez en el Proyecto Gemini para trabajar en el exterior de la nave espacial. Los astronautas del Proyecto Gemini finalmente se quedaron hasta dos semanas en el espacio, verificando que el cuerpo humano y el equipo de la nave espacial pudieran resistir durante el largo viaje a la Luna. Después de que se completó el proyecto Apollo, se propuso una versión más grande de la nave espacial Gemini para transportar suministros y personas al espacio, pero el plan se desechó más tarde.