Орбитальное маневрирование для сближения потребовало нескольких часов. Когда «Джемини-6А», пилотируемый Велли Ширрой и Томом Стаффордом, находился немного ниже и на 60 км позади от «Джемини-7», Стаффорд подвел свой аппарат практически на расстояние в один метр к «Джемини-7». Каждый аппарат мог поворачиваться таким образом, чтобы осмотреть другой со всех направлений. Когда сближение было выполнено, корабли разошлись примерно на 50 км и «запарковались», пока экипажи спали. Впервые два космических корабля совершили маневры для встречи в космосе. Эта миссия не завершила триумф «Джемини» и, если уж на то пошло, проблемы программы. В марте 1966 года Нейл Армстронг и Дэвид Скотт на «Джемини-8» достигли следующего шага после космического сближения — стыковки. Спустя несколько минут после того, как они сблизились и состыковались с заданным объектом — «Адженой» — два соединенных аппарата начали бесконтрольно вращаться. Скотт отделил капсулу «Джемини» от «Аджены», но вращение только усилилось и достигло оборота в секунду. Заключив, что из-за головокружения они могут не овладеть управлением вновь, Скотт радировал в Центр управления НАСА: «У нас здесь серьезные проблемы. Мы кувыркаемся вверх тормашками… Мы отсоединились от „Аджены“». Экипаж мог использовать для стабилизации космического корабля систему управления возвращением в атмосферу, но они решили совершить аварийную посадку на Землю, используя «вторичный» район приземления вблизи Окинавы. Экипаж не пострадал, но был на волосок от гибели.
Армстронг, как и Джон Гленн, уроженец штата Огайо, достигнет мировой славы как первый человек, ступивший на Луну. Он вступил в отряд астронавтов в 1962 году, в составе девяти членов второй группы астронавтов НАСА. Армстронг начал учиться летать в 15 лет и получил учебную пилотскую лицензию раньше, чем водительские права. Позже он летал, выполняя боевые задания в составе военно-морских сил в корейской войне, и пилотировал легендарный реактивный исследовательский самолет НАСА X-15, достигнув скорости 6400 км/ч.
Подобно Армстронгу, почти все астронавты «Джемини» были выбраны из отрядов 2-го и 3-го набора НАСА, они пополнили семерку «Меркурия» соответственно в 1962 и 1963 годах. Девять человек добавилось в 1962 году и четырнадцать — в следующем. Из первых астронавтов «Меркурия» лишь только Гриссом, Ширра и Купер участвовали в полетах «Джемини». Но многие из второго и третьего наборов пройдут весь путь — до Луны.
В июле 1966 года Джон Янг и Михаэл Коллинс на «Джемини-10» достигнут успеха в стыковке со своей «Адженой» и удержат оба космических аппарата в стабильном положении. Они запустят реактивную систему «Аджены» и изменят орбиту состыкованных кораблей примерно до 900 км в апогее, что станет новым рекордом для пилотируемых полетов. «Это было действительно что-то, — доложил Янг после зажигания „Аджены“. — Когда эта детка загорается, то уже нет никаких сомнений». Двумя месяцами позже «Джемини-11», усиленный ступенью «Аджены» после стыковки с ней, достигнет 1360 км. Астронавт Чарльз Конрад опишет, что он видел с такой высоты: «Это фантастика. Вы не можете в это поверить. Индия у меня в левом иллюминаторе, Борнео под нашим носом, а вы, в Австралии, в правом иллюминаторе. Мир стал круглым». С этой высоты взгляд от горизонта до горизонта охватывал около 8000 км. Этими успешными операциями по стыковке американские астронавты продемонстрировали совершенное владение сложным объектом, жизненно важную науку орбитальной механики, процесс, посредством которого один объект на орбите ловит другой, чтобы обеспечить в космосе сближение и стыковку.