Project Gemini var USA:s andra bemannade rymdprogram. Dess primära mål var att utveckla de tekniker och utrustning som behövs för den senare månlandningen, under Apollo-programmet. Kapseln som användes för Project Gemini kunde hålla två astronauter, stanna i omloppsbana i upp till två veckor, genomföra rymdfärder och docka med andra rymdfarkoster. Project Gemini inkluderade så småningom elva bemannade uppdrag, som testade saker som uthållighet, dockning och manövrering i yttre rymden.
Rymdfarkosten Project Gemini lanserades på Titan II-raketen, en konverterad interkontinental ballistisk missil. Titan II använde hypergoliska bränslen, hydrazin och kvävetetroxid, som antänds vid kontakt. Project Gemini-kapseln i sig var mycket mindre än Apollo-kapseln och kunde bara hålla två astronauter i mycket trånga förhållanden. Storleken på rymdfarkosten begränsades av massan som kunde skjutas upp i omloppsbana, samt behovet av att säkert återinträda inuti kapseln.
Project Gemini-kapseln var den första som inkluderade löstagbara moduler; den innehöll en servicemodul för bränsle, kraft och livsuppehållande, en återinträdesmodul för att bromsa kapseln och återvända till jorden, och en kommandomodul för astronauterna. Gemini-kapseln kunde använda raketer för att kontrollera sin rörelse runt jorden, och manövrerade ofta in i en förplanerad omloppsbana för att mötas med ett annat fordon. Ursprungligen användes batterier för ström, men väte-syrebränsleceller lades till i senare uppdrag, de första bränslecellerna som flögs på en bemannad rymdfarkost.
Senare Project Gemini-uppdrag demonstrerade protokollen för dockning i omloppsbana och använde en dockad Agena-raket för att öka till en högre omloppsbana. Extra-vehicular Activity (EVA), allmänt känd som ”rymdvandring”, användes först på Project Gemini för att arbeta på utsidan av rymdfarkosten. Projekt Gemini-astronauter stannade så småningom i upp till två veckor i rymden och verifierade att människokroppen och rymdfarkostens utrustning kunde hålla i sig under den långa resan till månen. Efter att Apollo-projektet avslutats föreslogs en större version av rymdfarkosten Gemini för att transportera förnödenheter och människor till rymden, men planen skrotades senare.