Affiche Apollo 16 sur le panneau de lancement

Trois objectifs principaux de la mission Apollo 16 étaient : (1) d'inspecter, d'inspecter et d'échantillonner les matériaux et les caractéristiques de surface à un site d'atterrissage sélectionné dans la région de Descartes; (2) de remplacer et d'activer les expériences de surface; et (3) d'effectuer des expériences en vol et des tâches photographiques à partir d'orbite lunaire. Parmi les autres objectifs, mentionnons la réalisation d'expériences ne nécessitant aucune gravité et l'évaluation technique des engins spatiaux et de l'équipement. Le site d’atterrissage de Descartes se trouve dans une région montagneuse du quadrant sud-est de la lune, caractérisée par un terrain vallonné, rainuré et sillonné. Il a été choisi comme emplacement exceptionnel pour l'échantillonnage de deux unités volcaniques de construction des hautes terres - la formation Cayley et le plateau Kant. L'Apollo Lunar Surface Experiments Package, ou ALSEP, était la quatrième station de ce genre à être opérationnelle après Apollos 12, 14 et 15. Les expériences de science orbitale ont été concentrées dans une gamme d'instruments et de caméras dans le module d'instruments scientifiques, ou SIM, bay. L'équipage a utilisé des caméras mobiles de 70mm et 16mm de Mauer. Des changements mineurs dans l'activité extravéhiculaire de surface, ou EVA, ont été évalués - un ressort d'embrayage plus fort dans le mécanisme de transmission de la caméra de télévision pour éliminer les problèmes de visée éprouvés sur Apollo 15, des ceintures de siège plus longues sur le Lunar Roving Vehicle pour une meilleure rétention d'astronaute, le fluage continu des morceaux de forage pour éliminer la liaison de bit par le brouillage extracta, et l'ajout d'un fil sous-sol. Un ajout significatif aux objectifs de surface était une caméra solaire ultraviolette pour retourner la photographie de la Terre et des régions célestes dans des bandes spectrales non vues de la Terre. L'évaluation du rover lunaire au moyen d'un exercice "Grand Prix" comprenant des virages en S, des virages en épingle à cheveux et des arrêts difficiles devait également être effectuée. Un objectif orbital final était de lancer un sous-satellite en orbite lunaire à partir du module de commande et de service, ou CSM, peu avant l'injection de trancherie. L’objectif du sous-satellite Particules et champs, ou P&F, était d’étudier la masse et les variations gravitationnelles de la lune, la composition des particules de l’espace près de la lune et l’interaction du champ magnétique de la lune avec celui de la Terre.