Tретият пилотиран полет от програмата Джемини е ‘Джемини 5’. Продължителността на полета е 190 ч. и 55 мин., най-добро постижение в света до този момент.
Основните задачи са проверка на възможността на кораба да извършва многодневни полети, а също така и изследване на продължителното влияние на безтегловността на човешкия организъм. Другите задачи са: сближаване с космическия кораб-мишена у 17 различни експеримента.
‘Джемини 5’ стартира на 21 август 1965 година. Продължителността на полета - 7 денонощия и 23 часа, е първия рекорд по продължителност на полета, поставен от астронавти на САЩ. Заради спад на налягането в горивните елементи не се осъществява сближаването с мишената. Полетът бил усложнен с различни повреди в оборудването, в това число и двигателите за маневра и ориентация. Независимо от това , екипажът изпълнил 16 от 17-те планирани експеримента.
Завръщането на кораба е на 29 август 1965 г. Заради грешна информация, въведена в компютъра, корабът се приводнява на разстояние около 120 км от разчетната точка. Екипажът е прибран от американски самолетоносач 89 минути след приводняването.