Durant le vol Gemini 4 (juin 1965) Edward White fut le premier américain à marcher dans l'espace. Gemini 5 dans un premier temps (août 1965) et ensuite Gemini 7 pulvérisèrent les records de durée dans l'espace, ce dernier étant resté sur orbite pendant deux semaines.
Le premier arrimage spatial eut lieu durant le vol Gemini 8 (mars 1966), qui fut également le premier vol de Neil Armstrong, qui trois ans plus tard, allait être le premier homme à marcher sur la Lune.
Les vols ultérieurs permirent d'autres arrimages et marches dans l'espace.
Le fait majeur de la dernière mission Gemini 12 (novembre 1966) fut la marche dans l'espace de 51 heures, oeuvre d' Edwin Aldrin, qui allait être plus tard le compagnon d'Armstrong lors du premier alunissage.
Gordon Cooper et Charles Conrad, les pilotes du vol Gémini-Titan 5, lequel commença le 21 août 1965 et créa un nouveau record. de séjour de 7 jours et 23 heures sur l'orbite.