1962-ben Armstrongot áthelyezték az asztronauta státuszba, ahol parancsnoki pilótaként szolgált a Gemini 8 küldetésen, amelyet 1966. március 16-án indítottak el, és David Scott-tal együtt végrehajtotta az első sikeres dokkolást két járművel az űrben, a Gemini 8-at egy utastalan Agena rakétával párosítva.
Neil Armstrong volt az első ember, aki leszállt a Holdon.