Projekt Gemini bio je drugi američki svemirski program s ljudskom posadom. Njegov primarni cilj bio je razviti tehnike i opremu potrebnu za kasnije slijetanje na Mjesec, tijekom programa Apollo. Kapsula korištena za projekt Gemini mogla je držati dva astronauta, ostati u orbiti do dva tjedna, provoditi letove u svemir i spajati se s drugim letjelicama. Projekt Gemini na kraju je uključivao jedanaest misija s posadom, koje su testirale stvari kao što su izdržljivost, pristajanje i manevriranje u svemiru.
Letjelica Project Gemini lansirana je na raketi Titan II, preuređenoj interkontinentalnoj balističkoj raketi. Titan II je koristio hipergolična goriva, hidrazin i dušikov tetroksid, koji se zapale pri kontaktu. Sama kapsula Project Gemini bila je mnogo manja od kapsule Apollo i mogla je primiti samo dva astronauta u vrlo skučenim uvjetima. Veličina letjelice bila je ograničena masom koja se mogla lansirati u orbitu, kao i potrebom za sigurnim ponovnim ulaskom u kapsulu.
Kapsula Project Gemini prva je uključivala odvojive module; sadržavao je servisni modul za gorivo, napajanje i održavanje života, modul za ponovni ulazak za usporavanje kapsule i povratak na Zemlju, te zapovjedni modul za astronaute. Kapsula Gemini mogla je koristiti rakete kako bi kontrolirala svoje kretanje oko Zemlje, a često je manevrirala u unaprijed planiranu orbitu kako bi se sastala s drugim vozilom. Izvorno su se baterije koristile za napajanje, ali su u kasnijim misijama dodane vodikove i kisikove gorive ćelije, prve gorive ćelije koje su letjele na svemirskom brodu s ljudskom posadom.
Kasnije misije projekta Gemini demonstrirali su protokole za pristajanje u orbitu i koristili usidrenu raketu Agena kako bi krenuli u višu orbitu. Ekstra-vehikularna aktivnost (EVA), uobičajeno poznata kao “šetnja svemirom”, prvi put je korištena na projektu Gemini za rad na vanjskoj strani letjelice. Astronauti projekta Gemini na kraju su ostali do dva tjedna u svemiru, provjeravajući da li ljudsko tijelo i oprema svemirske letjelice mogu izdržati tijekom dugog putovanja na Mjesec. Nakon što je projekt Apollo dovršen, predložena je veća verzija svemirske letjelice Gemini koja će prevoziti zalihe i ljude u svemir, ali je plan kasnije odbačen.