Mens Mercury handlede om at få folk op i rummet, var Gemini fokuseret på at forlænge deres missionstid og udvikle kritiske manøvrer – såsom rumvandring og at mestre præcis kredsløbshastighedsmatchning til rumfartøjsdocking.
Gemini-rumskibet lignede en forstørret Mercury-kapsel, designet til en to-personers besætning. En væsentlig nyskabelse var introduktionen af indbyggede computere, primitive efter nutidens standarder, men i stand til at hjælpe med kompleksiteten af et rummøde.
Under den sidste Gemini-mission blev Buzz Aldrin – med tilnavnet "Dr. Rendezvous" – tvunget til at trække en sekstant frem og foretage kritiske beregninger på papir ved hjælp af en lineal, for at opnå docking med et ubemandet øvelsesrumfartøj, efter at det computeriserede sporingssystem gik ned.
Apollo var NASA's svar på præsident John F. Kennedys udfordring om at lande en mand på Månen inden slutningen af 1960'erne.
At nå målet krævede tre nøgledele af teknologi.
Den første var den gigantiske Saturn V-raket. Designet under eks-nazisten Wernher von Braun, forblev den den mest kraftfulde raket i fem årtier.