Nach dem ersten, bereits orbitalen, Testflug einer teilinstrumentierten Gemini Kapsel im April 1964 plante die NASA eine weitere unbemannte Mission bereits für den Spätsommer des selben Jahres. Während jedoch die noch bestehenden Schwierigkeiten mit der Trägerrakete bis zum Sommer weitgehend überwunden waren, hatte McDonnell noch eine Reihe von Problemen mit der Kapsel. Schwierigkeiten bei der Entwicklung der neuen Brennstoffzellen durch General Electric verzögerten deren Fertigstellung ebenso wie Rocketdynes Probleme mit den Steuertriebwerken. Dennoch wurde im August 1964 die Rakete auf Startkomplex 19 in Cape Canaveral aufgerichtet, da auch die Kapsel bald folgen sollte. Dann aber überstürzten sich die Ereignisse. Am 17.08.1964 stand ein schweres Gewitter über Cape Canaveral. Tief in der Nacht schlug ein Blitz in den Startturm mit der Titan-​II GLV für die Mission Gemini II ein. Schäden konnten zwar weder an der Rakete noch an den Bodeneinrichtungen entdeckt werden, ausschließen konnte sie aber auch niemand. Daher wurden alle Systeme nochmals genau inspiziert, wobei lediglich einige Defekte an den Bodenanlagen entdeckt und beseitigt wurden. Während diese Arbeiten noch liefen näherte sich das nächste Problem in Gestalt des Hurrikans „Cleo“. Vorsichtshalber demontierten Techniker des Raketenherstellers Martin die Zweitstufe der Titan und lagerten sie ein. Kaum war die Stufe wieder aufgesetzt und getestet näherte sich am 08.09.1964 der Hurrikan „Dora“. Dieser fiel wie zuvor schon „Cleo“ zwar deutlich schwächer aus als befürchtet, doch jetzt folgte bereits Hurrikan „Ethel“. Endlich konnte am 14.09.1964 die zweite Stufe wieder aufgesetzt werden und eine Woche später traf auch die Gemini Kapsel #2 in Cape Canaveral ein. Es folgten die abschließende Integration einiger Systeme sowie diverse Tests des Gesamtsystems Rakete-​Kapsel. Eine Reihe von kleineren Problemen und Pannen verzögerte die Vorbereitungen mehr und mehr, so daß schließlich der Starttermin auf den 09.12.1964 terminiert wurde. An diesem Tag lief der Countdown zwar nur mit mehreren außerplanmäßigen Holds von insgesamt 41 min durch, es sah aber trotzdem alles recht erfolgversprechend aus. Und Erfolg brauchte die NASA dringend. Frühester Termin für eine bemannte Gemini Mission war Ende Januar 1965. Und im Oktober 1964 war es der Sowjetunion einmal mehr gelungen, eine ihrer gefürchteten Erstleistungen zu erbringen. Am 12.10.1964 war mit Woschod das erste mehrsitzige Raumschiff gestartet worden. Die NASA stand nun unter erheblichem Druck wenigstens gleichzuziehen. Doch der 09.12.1964 war nicht der Tag dafür. Nur 1 s nach der Zündung der Erststufentriebwerke schaltete sie das Kontrollsystem der Rakete wieder ab. Der Druck im primären Hydrauliksystem des Antriebs war zusammengebrochen, bevor die Halteklauen die Rakete bei 70% Triebwerksschub zum Start freigegeben hätten. Nachdem die Rakete gesichert und enttankt war, konnten Techniker die Ursache des Druckverlustes suchen. Wie sich zeigte, hatte ein kurzzeitiger Überdruck ein Servoventil beschädigt, aus dessen Gehäuse dann Hydraulikflüssigkeit auslief. Erst Anfang Januar 1965 konnten die Vorbereitungen für einen neuen Startversuch wieder aufgenommen werden. Und am 18.01.1965 begann schließlich der Countdown für den geplanten ballistischen Testflug. Dabei trat ein Problem mit den Brennstoffzellen in der Gemini Kapsel auf. Sie wurden von einem verklemmten Ventil in der Wasserstoffzuleitung lahmgelegt. Die NASA stand nach vergeblichen Reparaturversuchen vor der Entscheidung, den Start abzubrechen, oder auf das Experiment zu verzichten. Da die Brennstoffzellen ohnehin ein altes Modell waren, welches später nicht mehr eingesetzt werden sollte, wurde das Experiment schließlich abgeschrieben. Die Energeieversorgung der Kapsel übernahmen ohnehin konventionelle Batterien. Und so erfolgte der Start am 19.01.1965 ohne weitere Verzögerung. Gemini II beschrieb eine ballistische Bahn mit einer Gipfelhöhe von 171 km und über eine Distanz von 3.423 km. Mit 63 km Abweichung vom berechneten Landeort ging die Kapsel in der Nähe des Flugzeugträgers „Lake Champlain“ nieder und wurde rund 90 min später geborgen. Die Auswertung des Fluges begeisterte die NASA. Titan –II GLV und Gemini Kapsel hatten sich in jeder Hinsicht bewährt und nach nur zwei unbemannten Tests war der Weg frei für die erste bemannte Gemini Mission.