Nach dem erfolgreichen Abschluss des Mercury-Programms dienten die Missionen des Gemini-Projekts als direkte Vorbereitung der Apollo-Missionen. Bei den Gemini-Missionen wurde die Kapsel für eine Besatzung von zwei Astronauten konzipiert. Während der einzelnen Missionen wurden die Ausrüstung und die Missionsabläufe in der Erdumlaufbahn getestet. Astronauten und Bodenbesatzung konnten so für die künftigen Apollo-Missionen trainieren.
Während des Gemini-Programms wurden 10 bemannte und 2 unbemannte Missionen durchgeführt. Für die Rendezvous- und Andockmanöver wurden zudem sieben Agena-Zielraketen in eine Erdumlaufbahn gebracht.
Die Untersuchung der Auswirkungen der Schwerelosigkeit auf den Menschen bei langen Raumflügen als Vorbereitung für die Mondflüge.
Rendezvous- und Andockmanöver in einer Erdumlaufbahn mit einer für die jeweilige Mission separat ins All geschossenen Agena-Zielrakete.
Test effizienter Arbeitsabläufe von Flug- und Bodenpersonal.
Durchführung von Experimenten in der Schwerelosigkeit.
Untersuchungen der Auswirkung der Schwerelosigkeit auf den Menschen bei Außenbordmanövern (EVA = Extra Vehicular Activity).
Manöver zur Änderung der Flugbahn in der Erdumlaufbahn und aktive Kontrolle des Wiedereintritts in die Erdatmosphäre, um eine präzise Landung an einem zuvor festgelegten Ort zu ermöglichen.