Aldrin is as deel van die derde groep van Nasa se ruimtevaarders, in Oktober 1963 gekies. Omdat toetsvlieënierervaring nie meer 'n vereiste was nie, was dit die eerste keer dat hy in aanmerking sou kom. Na die dood van die oorspronklike Gemini 9-span, Elliot See en Charles Bassett, is Aldrin en Jim Lovell bevorder tot die rugsteunbemanning vir die sending. Die hoofdoel van die hersiene missie (Gemini 9A) was om die ontmoeting en dok met 'n teikenvoertuig te oefen, maar toe dit misluk, improviseer Aldrin 'n effektiewe metode vir die vaartuig se ontmoeting met 'n ander voertuig in die ruimte. Hy word bevestig as vlieënier op Gemini 12, die laaste Gemini-missie en die laaste kans om metodes vir 'n suksesvolle ruimtewandeling te bewys. Aldrin het hierna 'n rekordtyd opgestel vir ruimtewandelings, wat onomwonde getoon het dat ruimtevaarders wel buite ruimtetuie kan werk.