Drugi lot w kosmos, trwający od 18 do 21 lipca 1966, odbył jako dowódca statku Gemini 10. Drugim członkiem załogi był Michael Collins. Podczas lotu statek Gemini dwukrotnie cumował do dwóch różnych stopni rakiety Agena. Przy ich pomocy astronauci zmieniali wysokość orbity. Podczas jednego z dwóch wyjść w otwartą przestrzeń kosmiczną Collins zdemontował z jednego ze stopni rakiety pułapkę mikrometeorytową.
Program Apollo W czasie trzeciego lotu, trwającego od 18 do 26 maja 1969, był pilotem modułu dowodzenia statku Apollo 10. Dowódcą misji był Thomas Stafford, a w skład załogi wchodził jeszcze pilot modułu księżycowego – Eugene Cernan. Lot był drugim w ramach programu Apollo, podczas którego pojazd załogowy wszedł na orbitę Księżyca. Stanowił on próbę generalną przed lądowaniem człowieka na Srebrnym Globie. Po wejściu na orbitę Księżyca Young pozostał w module dowodzenia, natomiast Stafford i Cernan w module księżycowym zbliżyli się do jego powierzchni na odległość 15 km. Pomyślna realizacja zadań, które zostały postawione przed tą misją pozwoliła na podjęcie przez NASA decyzji o lądowaniu ludzi na Księżycu podczas następnego lotu.