Projekt Gemini je bil drugi ameriški vesoljski program s posadko. Njegov primarni cilj je bil razviti tehnike in opremo, potrebne za kasnejši pristanek na Luni, med programom Apollo. Kapsula, uporabljena za projekt Gemini, bi lahko držala dva astronavta, bivala v orbiti do dva tedna, izvajala vesoljske polete in se priklapljala z drugimi vesoljskimi plovili. Projekt Gemini je na koncu vključeval enajst misij s posadko, ki so testirale stvari, kot so vzdržljivost, pristajanje in manevriranje v vesolju.
Vesoljsko plovilo Project Gemini je bilo izstreljeno na raketi Titan II, predelani medcelinski balistični raketi. Titan II je uporabljal hipergolična goriva, hidrazin in dušikov tetroksid, ki se ob stiku vžgejo. Kapsula Project Gemini je bila veliko manjša od kapsule Apollo in je lahko v zelo utesnjenih razmerah sprejela le dva astronavta. Velikost vesoljskega plovila je bila omejena z maso, ki bi jo lahko izstrelili v orbito, pa tudi s potrebo po varnem ponovnem vstopu v kapsulo.
Kapsula Project Gemini je bila prva, ki je vključevala snemljive module; vseboval je servisni modul za gorivo, napajanje in življenjsko podporo, modul za ponovni vstop za upočasnitev kapsule in vrnitev na Zemljo ter ukazni modul za astronavte. Kapsula Gemini bi lahko uporabljala rakete za nadzor svojega gibanja okoli Zemlje in je pogosto manevrirala v vnaprej načrtovano orbito, da bi se srečala z drugim vozilom. Prvotno so bile baterije uporabljene za napajanje, vendar so bile v poznejših misijah dodane vodikovo-kiskove gorivne celice, prve gorivne celice, ki so jih leteli na vesoljskem plovilu s posadko.
Kasnejše misije projekta Gemini so pokazale protokole za pristajanje v orbiti in uporabile zasidrano raketo Agena za dvig v višjo orbito. Ekstra-vehikularna dejavnost (EVA), splošno znana kot »vesoljska hoja«, je bila prvič uporabljena v projektu Gemini za delo na zunanji strani vesoljskega plovila. Astronavti projekta Gemini so na koncu ostali v vesolju do dva tedna, da bi preverili, ali človeško telo in oprema vesoljskega plovila zdržita med dolgim potovanjem na Luno. Po končanem projektu Apollo je bila predlagana večja različica vesoljskega plovila Gemini za prevoz zalog in ljudi v vesolje, vendar je bil načrt pozneje opuščen.