Gemini 12 (oficiálne Gemini XII) bol desiaty americký pilotovaný kozmický let v rámci programu Gemini, ktorému velil veterán misie Gemini 7 James A. Lovell a zahŕňal tri výstupy do otvoreného vesmíru nováčika Edwina „Buzza“ Aldrina, ktoré trvali celkovo 5 hodín a 30 minút. Astronauti tiež dosiahli piate stretnutie a štvrté spojenie s cieľovým telesom Agena.
Misia Gemini 12 znamenala úspešné ukončenie programu Gemini a splnila posledný z jeho cieľov, keď úspešne preukázala, že astronauti môžu efektívne pracovať mimo kozmickej lode. To prispelo k vydláždeniu cesty pre program Apollo, ktorý mal za cieľ pristáť s človekom na Mesiaci do konca 60. rokov 20. storočia.
Posádka James A. Lovell, Jr. (2), veliaci pilot Edwin E. „Buzz“ Aldrin, Jr. (1), pilot
Záložná posádka Gordon Cooper, veliaci pilot Eugene A. Cernan, pilot
Podporná posádka Stuart A. Roosa (Cape CAPCOM) Pete Conrad (Houston CAPCOM) William A. Anders (Houston CAPCOM)
Prípravy na let NASA oficiálne predstavila posádku posledného letu programu Gemini 27. júna 1966. Za veliteľa bol určený spoľahlivý veterán Jim Lovell a na sedadle pilota mal byť nováčik Edwin „Buzz“ Aldrin. Aldrin mal ako člen tretieho náboru astronautov veľký podiel na úspechoch pri prvých pokusoch o stretnutie Gemini s cieľovým telesom Agena, lenže jeho osobnostné charakteristiky boli, mierne povedané, nie celkom štandardné, preto Deke Slayton, ktorý mal okrem iného na starosti výber letových posádok, váhal, či a s kým ho spárovať do posádky. Nakoniec Aldrina ponúkol Lovellovi, ktorý nemal nič proti, a tak sa dvojica stala pôvodne záložnou posádkou Gemini 10. Po leteckej nehode, pri ktorej zahynuli Elliot See a Charles Bassett, však nastali personálne zmeny, ktoré postavili Lovella a Aldrina do ideálnej pozície v hlavnej posádke Gemini 12. Záložnú posádku vytvorili Gordon Cooper a Gene Cernan. Cooper ako jeden z členov legendárnej sedmičky Mercury a veterán misií Mercury-Atlas 9 a Gemini 5 sa sám ponúkol ako náhradník Lovella pri vedomí faktu, že v rámci programu Gemini to bola slepá ulička. Cernana k nemu priradil Slayton preto, lebo po postupnom odchode skúsených astronautov do programu Apollo zostal práve Cernan jediným kvalifikovaným človekom so skúsenosťou s výstupom do otvoreného vesmíru.
thumb|left|Hlavná a záložná posádka misie Gemini 12, 8. september 1966. Hlavná posádka vpredu: Buzz Aldrin (vľavo) a Jim Lovell. Záložná posádka vzadu: Gene Cernan (vľavo) a Gordon Cooper
Ešte pred definitívnym potvrdením letového plánu sa v ňom vyskytlo niekoľko významných zmien. Asi najzásadnejšia z nich sa týkala raketového kresla Astronaut Maneuvering Unit (AMU), ktoré vyvíjalo Vojenské letectvo USA. Vedenie programu pilotovaných letov ale usúdilo, že na takú komplexnú úlohu, akou bolo poletovanie s kreslom okolo kabíny, ešte nedozrel čas. Dňa 23. septembra 1966 tak bolo už inštalované kreslo AMU sňaté z adaptéra Gemini 12. V prvom rade bolo treba prísť na to, či a ako sa dajú vo voľnom priestore vykonávať aspoň elementárne úkony bez toho, aby astronaut skončil na hranici totálneho vyčerpania. Riešenie pritom existovalo, zatiaľ však pri kadencii štartov Gemini nebol poriadne čas na jeho využitie. Nácviky v bazéne sa začali praktizovať v roku 1964 v rámci experimentálneho programu v Langleyovom stredisku a po neúspechu pri výstupe Gena Cernana sa začali dostávať do centra pozornosti. Cernanova poletová evaluácia totiž ukázala, že vodné prostredie relatívne verne simuluje podmienky počas výstupu do vesmíru. Vzhľadom na kadenciu štartov Gemini nebolo možné pre misie Gemini 10 a Gemini 11 zaradiť dostatočný objem výcviku v bazéne, ale aj pri týchto misiách prebiehali poletové evaluácie. Možnosť využiť bazén v chlapčenskej škole McDonogh School pri Baltimore mal až Aldrin. Nácviky začali ešte s kreslom AMU a po jeho vyškrtnutí z plánu potom dostal program výstupu do vesmíru a tým aj Aldrinov výcvik inovovanú podobu. Výstup mal zahŕňať elementárne úkony s dvojminútovými odpočinkovými pauzami. Aldrin vykonal päť veľkých nácvikov v bazéne, počas ktorých duplikoval celý program výstupu od začiatku do konca a na základe jeho pripomienok a poznatkov bol program výstupu príslušne upravený.
thumb|Aldrin pri výcviku beztiažového stavu v bazéne, 29. október 1966
Misia Gemini 12 mala v rámci programu Gemini zvláštny status. Pokiaľ pominieme tlak na Aldrina a prevedenie ukážkového výstupu do vesmíru, už samotný fakt, že išlo o posledný let programu a tiež posledný let až prekvapivo spoľahlivej rakety Titan II GLV, dodával celému letu výnimočné postavenie. Na druhú stranu nebolo z tých istých dôvodov úplne jednoduché zaistiť potrebný hardvér. Zásoby náhradných dielov sa tenčili a získavali sa čoraz ťažšie. Hlavný problém ohľadom hardvéru však predstavovala Agena, resp. jej neexistencia. Všetky Ageny sa použili pri predchádzajúcich misiách, pričom dve z nich boli stratené pri haváriách, a pre Gemini 12 jednoducho žiadna nezostala. Na Cape Kennedy sa však nachádzal vývojový a testovací exemplár GATV 5001, ktorý nebol z najrôznejších dôvodov letuschopný. Už po havárii Ageny 5002 začala NASA na konci roka 1965 uvažovať o tom, že by sa 5001 mohla uviesť do plne funkčného stavu a použiť v prípade nedostatku cieľových telies. Bol to ale dlhý proces a hoci GATV 5001 zamierila do továrne Lockheedu v kalifornskom Sunnyvale na prelome novembra a decembra 1965, definitívne sa práce na jej prestavbe začali až v máji 1966. Plne vybavená a funkčná bola táto Agena až v auguste a 4. septembra bola dodaná na kozmodróm. Jej označenie bolo zmenené na 5001R („R“ ako „Refurbished“, čiže renovovaná).
Problém bol aj s nosičom pre Agenu. Rakety Atlas sa vyrábali na objednávku a výrobca Convair nemal žiadne kusy v zásobe. Aj tu sa našťastie našlo riešenie. Najprv vyjednávali zástupcovia Gemini Program Office (GPO) s vedením Vandenbergovej základne, kde sa nachádzal jeden voľný Atlas. Tento nosič však bol prvým z novej série a od typu používaného na vynášanie Ageny sa v mnohých ohľadoch líšil. Navyše sa tento typ ešte nevyskúšal za letu. V rovnakom čase sa tiež trocha zdržal štart jednej z kozmických sond programu Lunar Orbiter. V programe sa tiež používali Atlasy, ktoré sa pre zmenu len minimálne líšili od nosiča Ageny. Program Lunar Orbiter riadilo Langleyovo stredisko, preto GPO požiadala Langley o prevedenie jedného Atlasu pre Agenu výmenou za Atlas získaný z Vandenbergovej základne. Zástupcovia Langleyovho strediska sa nechali presvedčiť a prevzali nový Atlas zo západného pobrežia, zatiaľ čo Atlas pôvodne určený pre Lunar Orbiter teraz čakal štart s Agenou na špici. Tým sa vyriešili problémy s hardvérom pre Gemini 12. S nastupujúcou jeseňou sa v očakávaní štartu 9. novembra tempo príprav stupňovalo. Neobišlo sa to bez problémov. Pokazený zdroj v záložnej jednotke autopilota rakety Titan si vyžiadal odklad štartu o jeden deň. Okrem spomínaného zdroja bola vymenená aj sekundárna sústava gyroskopov na prvom stupni. Pri skúškach ale vyšlo najavo, že ani nový autopilot nepracuje správne, takže výmena sa musela opakovať znova. Štart sa musel odložiť o ďalší deň na 11. novembra.
Priebeh letu thumb|upright|Lovell (v popredí) a Aldrin začínajú svoju cestu k štartovacej rampe v deň štartu
Vzhľadom na relatívne neskorý čas štartu sa v piatok 11. novembra 1966 astronauti Jim Lovell a Buzz Aldrin zobudili až o 10:30 miestneho času. Osprchovali sa a po lekárskych vyšetreniach ich potom čakali tradičné raňajky, ku ktorým sa podával steak a vajíčka. Spoločnosť im robilo desať kolegov astronautov. Následne Lovell a Aldrin vyšli z Budovy pilotovaných letov (Manned Spacecraft Operations Building) a o 12:30 už boli na štartovacej rampe 16, kde si v špeciálne upravenom obytnom prívese obliekli skafandre. Potom sa špeciálne upravenou dodávkou presunuli na štartovací komplex 19, odkiaľ mali vyštartovať. Keď sa Lovell a Aldrin vybrali po nástupnej rampe k výťahu, prizerajúci si všimli, že astronauti mali na chrbte zavesené papiere, Lovell so slovom „THE“ a Aldrin s „END“. Všetko prebiehalo bez problémov.
thumb|left|Štart misie Gemini 12, 11. november 1966
Najprv odštartovala o 14:07:59 miestneho času (19:07:59 svetového času) zo štartovacieho komplexu 14 Agena 5001R. O niekoľko minút operátori ohlásili úspešné navedenie na orbitu, hoci sa objavili menšie problémy pri práci motora samotnej Ageny. Misia Gemini 12 úspešne odštartovala 11. novembra 1966 o 15:46:33,419 miestneho času (20:46:33,419 svetového času) pomocou nosnej rakety Titan II GLV zo štartovacieho komplexu 19 na Cape Kennedy. Päť a trištvrte minúty potom sa už Gemini nachádzala na predbežnej orbite. Po oddelení od nosiča Lovell vykonal krátky rutinný korekčný zážih, ktorým spresnil parametre dráhy lode a potom už začala séria zážihov, ktorá mala vyústiť v rendezvous na treťom oblete. Približne 1 hodinu a 25 minút po štarte radar v nose Gemini zachytil Agenu, v tej chvíli vzdialenú 436 km. Spočiatku všetko prebiehalo normálne, ale asi po hodine začal radar náhle strácať kontakt a prestal dodávať údaje do palubného počítača. Rendezvous bolo v tej chvíli tesne pred TPI, teda vo fáze, kedy sa chystal zážih, ktorý by poslal Gemini z nižšej a rýchlejšej orbity smerom nahor k Agene, v tom momente vzdialenej asi 120 km. Jedinou možnosťou v tom momente bolo vykonávať optické merania vzájomnej polohy oboch telies a vykonávať potrebné výpočty s pomocou manuálneho zadávania dát do počítača. Pre Buzza Aldrina práve nastala veľká chvíľa. V čase 3 hodiny, 5 minút a 48 sekúnd po štarte začala fáza TPI zážihom, ktorý pridal Gemini rýchlosť 6,7 m/s a poslal loď smerom k čakajúcej Agene. Približne po 22 minútach sa radar spamätal a opäť začal dodávať dáta počítaču. Zatiaľ čo niektoré údaje vyzerali relatívne vierohodne, iné nedávali zmysel. Podľa neskorších analýz bola príčinou poruchy zrejme strata hermetickosti v niektorom z kritických komponentov, čo vyústilo do skratu. Lovell a Aldrin tak museli vykonávať rendezvous s úplne zmätočnými údajmi na prístrojoch.
thumb|Raketový stupeň Agena z pohľadu z blížiacej sa kozmickej lode Gemini 12, 12. november 1966