當時使用的普通化學電池功率低，壽命短，不足以維持長時間飛行，而太陽能電池技術也不成熟，於是設計者采用了燃料電池，依靠燃料的化學反應釋放能量，轉化為電能輸出。
兩名宇航員，加上額外的支持系統，物資和推進劑，雙子座飛船的重量是水星的兩倍。要將其送入太空，水星使用的宇宙號運載火箭已經無能為力，大力神2號運載火箭成為了雙子座飛船的運載火箭。經過長時間的調查，設計者發現運載火箭在發射時爆炸的概率極小，於是雙子座取消了逃逸塔，采用彈射座椅作為緊急情況下的救生措施。
“雙子座”計劃的主要內容之壹是實現太空行走。考慮到再設計壹個用於太空行走的過渡艙必然會增加飛船的重量和體積，美國國家航空航天局的設計人員采用了簡化設計，沒有為艙外活動安裝專門的過渡艙，直接使用駕駛艙作為過渡艙。雙子座飛船側面有壹個長方形的艙門，密封性能極佳，可以在太空中打開和關閉。執行艙外任務時，航天員首先降低艙內的氧氣壓力，利用航天服的供氧系統進行呼吸。艙門打開，艙內氧氣流失，艙外活動。完成任務返回艙內時，關閉艙門，再次釋放氧氣，給艙內加壓。
在回收的方式上，飛船在返回前將設備艙落在軌道上，然後點燃發動機艙內的4個推力制動火箭，將飛船推入裝載軌道，最後將發動機艙落下。座艙像水星飛船壹樣獨自再入大氣層，下降到低空時打開降落傘，宇航員連同座艙壹起濺落在陸地(或海上)。