Apollo 16 est la cinquième mission du programme Apollo à avoir permis à des astronautes de marcher sur la Lune. Elle s'est déroulée du 16 au 27 avril 1972. Le module lunaire Orion, piloté par John W. Young (commandant) et Charles M. Duke Jr. (pilote du LM), s'est posé dans les hautes terres lunaires de Descartes le 21 avril, tandis que le module de commande et de service Casper, avec à son bord Thomas K. Mattingly II (pilote du CSM), restait en orbite lunaire.
Apollo 16 a décollé le 16 avril 1972 à 17:54:00 UTC depuis le pas de tir 39A du Kennedy Space Center, à bord du lanceur Saturn V SA-511. L'insertion en orbite terrestre s’est effectuée à 18:05:56 UTC, suivie par l’injection translunaire à 20:27:37 UTC. Le module de commande s’est séparé du troisième étage S-IVB à 20:58:59 UTC, puis a effectué l’amarrage avec le module lunaire à 21:15:53 UTC.
Le troisième étage a été dirigé vers la Lune, où il a percuté la surface le 19 avril à 21:02:04 UTC, à la latitude 1,3° N et longitude 23,8° O, avec une vitesse estimée entre 2,5 et 2,6 km/s à un angle de 79°. Une correction de trajectoire a eu lieu le 18 avril à 00:33:01 UTC. L’entrée en orbite lunaire a été effectuée le 19 avril à 20:22:28 UTC. Une seconde manœuvre a permis d’abaisser le périlune à 20 km.
Le 20 avril à 15:24 UTC, Young et Duke sont entrés dans le module lunaire. Largué du CSM à 18:08:00 UTC, le LM a dû retarder sa descente de près de six heures à cause d’un problème dans le système de propulsion du CSM. Après validation par les équipes au sol, la descente a été autorisée, et le LM s’est posé sur la Lune le 21 avril à 02:23:35 UTC, dans la région des hautes terres de Descartes (9,0° S, 15,5° E), à proximité du cratère Dolland.
Le module lunaire a décollé de la Lune le 24 avril à 01:25:48 UTC, après 71 heures et 2 minutes passées à la surface. Le rendez-vous avec le CSM a eu lieu à 03:35:18 UTC. Le module lunaire, après transfert des échantillons et du matériel, a été largué à 20:54:12 UTC. Il a ensuite été abandonné en orbite lunaire car un circuit ouvert dans son système de navigation l’a mis en rotation incontrôlée, empêchant une manœuvre de désorbitation contrôlée.
Le 25 avril à 02:15:33 UTC, Apollo 16 a quitté l’orbite lunaire pour entamer son retour. Ce même jour, Mattingly a effectué une sortie extravéhiculaire dans l’espace profond, devenant le second homme à réaliser une EVA aussi éloignée de la Terre. Il a passé 1 heure et 24 minutes à récupérer des films et inspecter les équipements dans la baie SIM du module de service.
Le module de commande Casper s’est séparé du module de service le 27 avril à 19:16:33 UTC. L’amerrissage dans l’océan Pacifique est survenu le 27 avril à 19:45:05 UTC, après une durée totale de mission de 265 heures, 51 minutes et 5 secondes. Le point d’impact était situé à 0°43′ S, 156°13′ O, à environ 5 kilomètres du navire de récupération, l’USS Ticonderoga, et à 215 miles nautiques au sud-est de l’île Christmas.
