11 ноября 1966 года США вывели на орбиту корабль Gemini 12 с астронавтами Джеймсом Ловеллом и Эдвином Олдрином. Этот полёт стал финальной экспедицией американской программы Gemini, включавшей пилотируемые миссии с экипажем из двух человек. Главной задачей программы была подготовка технологий и навыков, необходимых для будущей высадки людей на Луне.
Экипаж должен был отработать сближение и стыковку космических аппаратов, а также выходы в открытый космос. До Gemini 12 астронавты сталкивались с трудностями во время таких работ из-за недостатка поручней и средств фиксации на корпусе корабля. Перед последней миссией NASA внесло изменения в оборудование и организацию космических прогулок.
Олдрин выполнил три выхода в открытый космос и провёл за пределами корабля более пяти часов без серьёзных проблем. Во время работ он устанавливал поручни, применял фиксаторы для ног и проверял инструменты, которые впоследствии стали стандартными для орбитальных экспедиций. Подготовку к выходам астронавт проходил в бассейне с нейтральной плавучестью, имитировавшем условия невесомости.
Цель для стыковки, беспилотный разгонный блок Agena, отправили на орбиту примерно за полтора часа до старта Gemini 12. Когда астронавты потеряли радиолокационный контакт с аппаратом на расстоянии около 119 километров, Олдрин использовал секстант, чтобы помочь Ловеллу выполнить сближение. В итоге корабль успешно состыковался с Agena.
После четырёх суток в космосе Ловелл и Олдрин вернулись на Землю 15 ноября. При посадке была испытана система управления входом в атмосферу, а спускаемый аппарат опустился всего примерно в пяти километрах от расчётной точки рядом с кораблём USS Wasp в Атлантическом океане. По данным Space.com, район приводнения находился примерно в 965 километрах к востоку от мыса Канаверал.
Опыт Gemini 12 стал основой для последующих лунных экспедиций NASA. Олдрин вошёл в историю как второй человек, ступивший на поверхность Луны в ходе Apollo 11, а Ловелл позднее возглавил экипаж Apollo 13. Отработанные во время миссии способы организации космических выходов и взаимодействия с оборудованием затем применяли астронавты, работавшие на Луне.