1965年3月23日，雙子座3號飛船進行了首次載人航天飛行。宇航員維吉爾·I·格裏森和約翰·W·楊完成了這次飛行。在飛行過程中，宇航員啟動推進器改變軌道形狀，並實施了輕微的傾斜度變化。兩個月後，宇航員詹姆斯·a·麥克迪維特(James A. McDivitt)和愛德華·h·懷特(Edward H. White)乘坐“雙子座4號”飛入太空，為期5天。在第三次軌道飛行中，懷特實現了美國的首次太空行走。出艙時用管纜連接，用小型手持火箭實現空間機動。
“雙子座”工程的壹個重要任務就是實現軌道交會對接。2月4日，1965、15、12、15，“雙子座7號”和“雙子座6號”分別進入太空，在太空實現交會，連續飛行7個多小時，距離僅40米，最近壹次飛行僅0.3米。後來雙子座8號和雙子座9號的任務都是和阿基納火箭對接，但是都沒有實現。