Gemini 8 (oficiálne Gemini VIII) bol šiesty americký pilotovaný kozmický let v rámci programu Gemini. Hlavným cieľom misie bolo stretnutie a spojenie s cieľovým telesom Agena. Išlo o prvé fyzické spojenie dvoch kozmických telies na obežnej dráhe Zeme. V dôsledku poruchy na orientačnom systéme kozmickej lode Gemini (zasekol sa ventil v tryske č. 8) došlo k nekontrolovateľnému roztočeniu oboch telies. Po odpojení lode od stupňa Agena došlo k ešte rýchlejšej rotácii, ktorú sa posádke nakoniec podarilo zvládnuť. Riadiace stredisko v Houstone nariadilo predčasné ukončenie letu, pretože pri zastavení rotácie bolo vyčerpané príliš veľké množstvo paliva. Ďalšou plánovanou úlohou letu mal byť dvojhodinový výstup do otvoreného vesmíru Davida Scotta, ale musel sa zrušiť. K prvému núdzovému pristátiu v histórii amerických kozmických letov došlo po 10,5 hodinách letu.
Posádka Neil A. Armstrong (1), veliaci pilot David R. Scott (1), pilot
Záložná posádka Charles „Pete“ Conrad, Jr., veliaci pilot Richard F. Gordon, Jr., pilot
Podporná posádka R. Walter Cunningham (Cape CAPCOM) James A. Lovell, Jr. (Houston CAPCOM)
Prípravy na let thumb|left|Zľava doprava: David Scott, Neil Armstrong, Pete Conrad a Richard Gordon na tlačovej konferencii v Stredisku pilotovaných letov (Manned Spacecraft Center) v Houstone, 26. február 1966
Dňa 20. septembra 1965 NASA vymenovala posádku misie Gemini 8. Veliacim pilotom sa stal Neil Armstrong, už v tom čase veľmi skúsený a uznávaný pilot, ktorý pracoval pre agentúru, keď ešte pôsobila pod názvom NACA. Armstrong sa ako člen posádky Gemini 8 stal prvým americkým civilným astronautom a prvým civilným veliteľom kozmickej lode v histórii. Pilotom mu na palube bol David Scott z tretieho náboru astronautov (The Fourteen). Za ich náhradníkov boli vybraní Pete Conrad a Richard Gordon. Armstrong so Scottom a ich náhradníkmi sa horúčkovito pripravovali na veľmi komplexnú misiu. Len za sedem mesiacov mali nacvičiť v podstate každú minútu zo 71 hodín, ktoré mali stráviť na orbite, k čomu je nutné pripočítať všetky mysliteľné postupy a úkony pre najrôznejšie prípady porúch a problémov. Scott bol vo veľmi úzkom kontakte s Edom Whiteom, prvým Američanom, ktorý uskutočnil výstup do otvoreného vesmíru (extravehicular activity, EVA), pričom od neho získaval poznatky v tejto oblasti. Pred sebou mal veľmi náročnú úlohu, ktorá si vyžadovala aj úplne nové vybavenie. Na hrudi mal mať Scott novú jednotku ELSS (Extravehicular Life Support System), ktorá mala zaistiť jeho prežitie počas doby, kedy mal byť na ceste k adaptéru v zadnej časti kozmickej lode. Tam mal na chrbát navliecť batoh zvaný ESP (Extravehicular Support Pack). V batohu sa skrývala zásoba kyslíka a systém udržania životných podmienok, ktorý mal Davida udržať nažive počas doby, keď bude na konci 22,8 m dlhého lana (ktoré, po „nastavení“ pôvodným pútacím káblom, malo umožniť Scottovi lietať vo vzdialenosti až 30 m od lode) testovať manévrovaciu pištoľ HHMU (Hand-Held Maneuvering Unit). Po skúsenostiach z Whiteovho výstupu bol ako hnací plyn namiesto kyslíka použitý freón 14, ktorého osemkilogramová nádrž bola tiež umiestnená v batohu ESP a umožňovala celkové urýchlenie o 22 m/s (u Gemini 4 tento impulz predstavoval iba približne 2 m/s).
Výcvik sa ale nezaobišiel bez problémov. Ventily privádzajúce freón do pištole často zamŕzali a Scott bol tiež limitovaný rozmermi jednotky ELSS, ktorá pomerne výrazne obmedzovala jeho pohyblivosť v už tak stiesnenom kokpite. David si ale so všetkým vedel poradiť a po radách Eda Whitea začal navštevovať posilňovňu, kde pracoval na získaní čo najväčšej sily do rúk. Tvrdo pracoval aj Armstrong, ale skôr na simulátoroch. Pri jednej príležitosti sa vyjadril, že počet jeho úderov srdca je daný a nemá zmysel nimi plytvať v telocvični. Dátum štartu Gemini 8 bol stanovený na 15. marec 1966. Na koniec februára bol tiež plánovaný štart prvého kompletného veliteľského modulu Apolla na misiu s názvom AS-201. Počas tohto krátkeho suborbitálneho letu mala v Atlantiku figurovať sledovacia loď Rose Knot Victor (označovaná skratkou RKV). Tá istá loď však mala hrať svoju rolu o necelý mesiac neskôr v Tichom oceáne pri misii Gemini 8. Ak by sa Apollo oneskorilo, RKV by nestihla včas doplávať na svoju pozíciu na podporu Gemini 8. Nakoniec však Apollo odštartovalo presne načas a od 26. februára bola RKV voľná a mala dostatok času presunúť sa do Pacifiku. Štart bezpilotného raketového stupňa Agena a lode Gemini 8 sa musel kvôli technickým problémom odložiť o jeden deň na 16. marca.
Priebeh letu thumb|upright|Armstrong (v popredí) a Scott po príchode na štartovací komplex 19 ráno v deň štartu
V stredu 16. marca o 07:00 miestneho času astronautov prebudil Deke Slayton, asistent riaditeľa pre operácie letových posádok. Následne sa Neil Armstrong a David Scott osprchovali a podstúpili krátku lekársku prehliadku. Potom si sadli k raňajkám, ku ktorým sa podával steak a vajíčka. Spoločnosť im robili Slayton, šéfastronaut Alan Shepard a astronauti Curt Michel, Walter Cunningham a Roger Chaffee. O 08:17 Armstrong a Scott vyšli z Budovy pilotovaných letov (Manned Spacecraft Operations Building) a presunuli sa na štartovaciu rampu 16, kde si v špeciálne upravenom obytnom prívese obliekli skafandre. Nasledovala jazda špeciálne upravenou dodávkou na štartovací komplex 19, odkiaľ mali vyštartovať. Necelé dve hodiny pred štartom sa Armstrong a Scott usadili na svoje miesta v lodi Gemini 8 a začalo sa pripájanie skafandrov na systémy zaistenia životných podmienok lode a pútanie ku katapultážnym sedadlám. Vtedy sa objavil bizarný problém. Jedna z praciek pútacích remeňov na kresle Davida Scotta bola zalepená nejakou substanciou pripomínajúcou epoxid. Prítomní znervózneli, pretože pokiaľ by sa nepodarilo „sprevádzkovať“ pracku, nebude možné štartovať. Vedúci rampy Günter Wendt rýchlo priniesol kovové zubárske špáradlo a veliteľ záložnej posádky Pete Conrad začal tú hmotu dolovať z pracky. Našťastie bol tento materiál pevný iba na povrchu a po desiatich minútach usilovnej práce mohol Conrad ohlásiť úspech. Štartu Gemini 8 už nič nebránilo. Iba prípadný ďalší neúspech Ageny.
thumb|left|Štart misie Gemini 8, 16. marec 1966
Odpočítavanie štartu zostavy Atlas-Agena na štartovacom komplexe 14 medzitým prebiehalo bez problémov. Štart Ageny sa uskutočnil o 10:00:03,127 miestneho času (15:00:03,127 svetového času) a o päť minút neskôr nosná raketa Atlas dokončila svoju prácu a aktivoval sa hlavný motor Ageny, ktorý ju mal umiestniť na obežnú dráhu. Práve v tejto fáze Agena naposledy zlyhala. Teraz však údaje telemetrie vyzerali v poriadku. Motor fungoval a onedlho bolo cieľové teleso na kruhovej dráhe vo výške 299,1 – 299,7 km nad povrchom. Potom, ako Armstrong a Scott dostali informáciu o úspešnom vypustení Ageny, Armstrong ohlásil: „Nádhera, túto si vezmeme.“ Misia Gemini 8 nakoniec úspešne odštartovala 16. marca 1966 o 11:41:02,389 miestneho času (16:41:02,389 svetového času) pomocou nosnej rakety Titan II GLV zo štartovacieho komplexu 19 na Cape Kennedy. Zhodou okolností sa tak stalo v deň 40. výročia štartu prvej rakety na kvapalné palivo na svete vypustenou Dr. Robertom H. Goddardom. Zážih motorov Armstronga prekvapil svojou relatívnou hladkosťou, ale okamih odpálenia pyrotechnických zloží na úchytoch, ktoré držali Titan na rampe, pocítili obaja veľmi zreteľne. Spočiatku bola trajektória príliš plochá, ale všetko bolo v limitoch a po chvíli sa dráha upravila do ideálneho stavu. Približne 5 minút a 40 sekúnd po štarte Titan splnil svoju funkciu a Gemini 8 sa od neho oddelila. Pohybovala sa zatiaľ na dráhe 159,9 × 271,9 km so sklonom 28,91° k rovníku. V tej chvíli bola Agena 1 963 km ďaleko. Armstrong a Scott mohli ihneď začať pracovať. V priebehu nasledujúcich hodín vykonali niekoľko zážihov, ktoré ich priviedli do finálnej fázy zbližovania s Agenou. Okrem toho Scott aktivoval experiment s nukleárnou emulziou, ktorá zachytávala stopy dopadov nabitých častíc a Scott ho mal počas svojho výstupu odmontovať z adaptéra a podať Armstrongovi na uloženie v kokpite lode. Tri a pol hodiny po štarte radar Gemini 8 zachytil Agenu vo vzdialenosti zhruba 333 km a o hodinu a desať minút neskôr astronauti uvideli svoj cieľ na vzdialenosť 140 km ako žiariacu bodku na pozadí tmavého vesmíru. Všetko prebiehalo bez problémov a v čase 05:56:19 po štarte Gemini 8 „zaparkovala“ vo vzdialenosti 45 m od cieľového telesa. Bolo to druhýkrát, kedy sa podarilo stretnutie dvoch telies vo vesmíre. Po 36 minútach letu vo formácii, Armstrong rýchlosťou asi 23 cm/s jemne natlačil predok lode do spojovacieho prstenca Ageny. Šesť a pol hodiny po štarte, o 23:14:18 UTC, boli obe telesá pevne spojené. Nad pobrežím Brazílie došlo k prvému fyzickému spojeniu dvoch kozmických telies na obežnej dráhe Zeme. Armstrong so Scottom týmto okamihom vstúpili do histórie kozmonautiky. Po pripojení prebiehali testy nastavenia inerciálnych plošín oboch strojov a zistilo sa, že sú orientované úplne presne a zhodne. Ďalej mala byť totiž Agena riadená z Gemini. Astronauti súlodie otočili okolo zvislej osi a sotva tento manéver dokončili, vyleteli z dosahu spojenia sledovacej stanice Tananarive na Madagaskare. Od štartu uplynulo 7 hodín a 30 sekúnd a na orbite sa pomaly začínala odohrávať jedna z najdramatickejších a najdesivejších situácií v dejinách dobývania vesmíru.
thumb|Bezpilotný raketový stupeň Agena z pohľadu blížiacej sa kozmickej lode Gemini 8