Die Mission von Apollo 16 startete am 16. April 1972, 17:54 Uhr UTC vom Kennedy Space Center in Cape Canaveral aus. Ziel der Mission war das Cayley-Hochland, dass in der Nähe des Descartes-Kraters gelegen war und damit das am südlichsten gelegene Landegebiet aller Apollo-Missionen.

Bedingt durch einen Ausfall des Senders an der Mondlandefähre konnten erstmals der Ausstieg aus der Mondlandefähre und die ersten Schritte der Astronauten Young und Duke nicht im Fernsehen übertragen werden. Die Fernsehübertragungen konnten erst dann beginnen, als die Sendeanlage am Mondauto angebracht und einsatzbereit war.
Wie zuvor bei der Mission von Apollo 15 brachte auch hier das mitgeführte Mondauto mehr Beweglichkeit und einen größeren Aktionsradius für die Astronauten. Somit konnten drei größeren Außenbordeinsätze mit Erfolg durchgeführt werden.
Beim ersten Außeneinsatz (EVA) wurden wissenschaftliche Experimente in der näheren Umgebung der Landestelle installiert. Außerdem wurden noch Ausflüge zu den in der Nähe gelegenen Kratern Ray und Flag unternommen. Die erste EVA (Extra Vehicular Activity) führte über eine Gesamtstrecke von 4,2 Kilometern und dauerte 7 Stunden und 11 Minuten.
Die zweite EVA der Apollo 16 Mission führte zu den Kratern Stubby, Wreck und Cinco. Hier wurden mit einem Bohrer Bodenproben aus 3 Metern Tiefe entnommen. Bei dieser Exkursion, die 7 Stunden und 23 Minuten dauerte, wurden 11 Kilometer zurückgelegt.
Die dritte EVA führte zum North Ray Krater. Dieser Ausflug dauerte 5 Stunden und 40 Minuten, wobei 11,4 Kilometer zurückgelegt wurden. Der Rückstart des Mondlandemoduls zum Kommandomodul Casper, wo sie bereits der Pilot des Kommandomoduls Ken Mattingly erwartete, wurde mit der Fernsehkamera des Rovers einwandfrei übertragen.

Der Rückflug zur Erde war ohne Probleme. Zuvor führte der Pilot der Kommandokapsel Ken Mattingly noch einen Außenbordeinsatz von 1 Stunde und 24 Minuten durch, um Filmmaterial aus dem Geräteteil zu bergen.
Beim Wiedereintritt in die Erdatmosphäre mussten die Astronauten eine Verzögerung von 7,19 g ertragen. Dies war der höchste Wert der je bei einer Apollo-Mission gemessen wurde.
Am 27. April 1972 um 19:45 Uhr wasserte Apollo 16 im Pazifik und wurde vom Flugzeugträger USS Ticonderoga geborgen.

John Watts Young
* 24. September 1930 in San Francisco, Kalifornien, USA

Missionen:
Gemini 3 (1965)
Gemini 10 (1966)
Apollo 10 (1969)
Apollo 16 (1972)
STS-1 (1981)
STS-9 (1983)

Auswahl zum Astronauten am 17. September 1962 (2. NASA-Gruppe)

Charles Moss Duke, Jr.
* 3. Oktober 1935 in Charlotte, North Carolina, USA

Missionen:
Apollo 16 (1972)

Auswahl zum Astronaten am 4. April 1966 (5. NASA-Gruppe)

Thomas Kenneth Mattingly II
* 17. März 1936 in Chicago, Illinois, USA

Missionen:
Apollo 16 (1972)
STS-4 (1982)
STS-51-C (1984)