Mimo to zamiast Schirry poleciał Scott Carpenter.
Schirra natomiast po raz pierwszy znalazł się w kosmosie 3 października 1962 roku na pokładzie statku Mercury 8, w kabinie, która nosiła nazwę „Sigma 7". Podczas lotu trwającego 9 godzin 13 minut i 11 sekund 6-krotnie okrążył Ziemię. Lot przebiegł praktycznie bez zakłóceń. Jedynym problemem były kłopoty z systemem chłodzenia skafandra astronauty. W NASA misję Mercury 8 określono wręcz jako „lot jak z podręcznika”. Gemini Od 1963 roku pracował przy projekcie Gemini. W 1965 roku wraz z Thomasem Staffordem był dublerem dowódcy, Johna Younga, w czasie pierwszego załogowego lotu statku tego typu – Gemini 3. Po tej misji Schirra i Stafford zostali wyznaczeni do podstawowej załogi misji Gemini 6. Plan lotu przewidywał połączenie statku Gemini 6 z wystrzelonym wcześniej stopniem rakiety Agena D. Jednakże w październiku 1965 roku, po awarii rakiety Agena podczas startu, zmieniono zadanie, które postawiono przed załogą. Zaplanowano, że w grudniu 1965 roku Gemini 6A (zmieniono także nazwę misji) zbliży się do statku Gemini 7 z załogą: James Lovell i Frank Borman, który wcześniej znajdzie się na orbicie. Statek Gemini 6A nie wystartował jednak w planowanym terminie, tj. 12 grudnia 1965 roku.