Gemini -projekti oli Amerikan toinen miehitetty avaruusohjelma. Sen ensisijainen tavoite oli kehittää tekniikoita ja laitteita, joita tarvitaan myöhempään kuulaskuun Apollo -ohjelman aikana. Gemini -projektissa käytetty kapseli mahtuu kahteen astronauttiin, pysyy kiertoradalla jopa kaksi viikkoa, suorittaa avaruuslentoja ja telakoitua muiden avaruusalusten kanssa. Gemini -projekti sisälsi lopulta yksitoista miehitettyä tehtävää, joissa testattiin muun muassa kestävyyttä, telakointia ja liikkumista avaruudessa.
Project Gemini -alukset laukaistiin Titan II -raketilla, joka on muunnettu mannertenvälinen ballistinen ohjus. Titan II käytti hypergolisia polttoaineita, hydratsiinia ja typpitetroksidia, jotka syttyvät kosketuksessa. Project Gemini -kapseli itsessään oli paljon pienempi kuin Apollo -kapseli, ja siihen mahtui vain kaksi astronauttia erittäin ahtaissa olosuhteissa. Avaruusaluksen kokoa rajoitti massa, joka voitaisiin laukaista kiertoradalle, sekä tarve päästä turvallisesti takaisin kapselin sisälle.
Project Gemini -kapseli sisälsi ensimmäisenä irrotettavat moduulit; se sisälsi huoltoyksikön polttoaineelle, teholle ja elämän ylläpidolle, palautusmoduulin, joka hidastaa kapselia ja palaa Maalle, sekä komentoyksikön astronauteille. Gemini-kapseli pystyi hallitsemaan raketteja hallitakseen liikkumistaan maapallon ympäri, ja se ohjasi usein ennalta suunnitellulle kiertoradalle tapaamaan toisen ajoneuvon. Alun perin sähköä käytettiin paristoilla, mutta vety-happipolttokennoja lisättiin myöhempiin tehtäviin, ensimmäisiin polttokennoihin, joita lensi miehitetty avaruusalus.
Myöhemmin Project Gemini -tehtävät esittivät kiertorata -aluksen telakointiprotokollat ja käyttivät telakoitua Agena -rakettia noustakseen korkeammalle kiertoradalle. Ajoneuvon ulkopuolista toimintaa (EVA), joka tunnetaan yleisesti nimellä “avaruuskävely”, käytettiin ensimmäisen kerran Project Geminissä työskentelemään avaruusaluksen ulkopuolella. Gemini -hankkeen astronautit jäivät lopulta jopa kahdeksi viikoksi avaruuteen varmistaen, että ihmiskeho ja avaruusaluksen laitteet kestävät pitkän matkan Kuuhun. Apollo -projektin valmistuttua ehdotettiin suurempaa versiota Gemini -avaruusaluksesta, joka kuljettaa tarvikkeita ja ihmisiä avaruuteen, mutta suunnitelma hylättiin myöhemmin.