La constitucion de la unidad es emitida en Agosto de 1940 y conformada en Munster en Noviembre del mismo año a partir de integrantes de la 16º Division de Infanteria, la parte blindada de la unidad se constituye mediante dos batallones del 2º Regimiento Panzer transferidos desde la 1ra Division Panzer. 

OPERACION BARBARROJA
La unidad es asignada al 1er Panzergruppe de von Kleist dentro del Grupo de Ejercitos Sur para la Campaña en Rusia, la operacion se inicia en Junio 22 de 1941, la 16º Division Panzer dentro del XIV Panzerkorps (Cuerpo Panzer) se encuentra en Junio en el area de Dubno, siendo transferida al LXVIII Panzerkporps en la zona de Zhitomyr en julio y al XIV Panzerkorps donde participa en las operaciones en Uman y Kilolaev. Durante el mes de Septiembre de 1941 participa en las operaciones de la Batalla por Kiev, operacion en la cual se combinan las fuerzas del Grupo de Ejercitos Centro y Sur, logrando la captura de 650.000 soldados sovieticos. Esta operacion a pesar de ser una victoria tactica retrasa el inicio del ataque contra Moscu, lo que al final no se podra lograr por la llegada del invierno ruso. 

OPERACION AZUL
Asignada dentro del XIV Panzerrkorps perteneciente al 1er Panzergruppe de Kleist, la unidad participa en las operaciones en la zona de Rostov, donde los ejercitos alemanes son obligados a retroceder por la ofensiva rusa de invierno. Durante el invierno de 1941-42 la division es estacionada en posiciones defensivas en el rio Mius. En la primavera de 1942, de acuerdo con la Directiva 41 emanada del Cuartel General del Fuhrer de fecha Abril 5 del mismo año, se establecen las bases para la Operacion Blau (Operacion Azul) destinada a llevar a los ejercitos alemanes hacia Stalingrado y posteriormente al Caucaso y sus pozos petroliferos necesarios para alimentar la maquinaria del guerra alemana. La ofensiva se inicia en Junio 28 con la 16º Division Panzer transferida hacia el Vi Ejercito de Paulus y luego devuelta al Grupo Panzer. En Julio Hitler decide abrir sus fuerzas y enviar una parte hacia Stalingrado y otra hacia el sur, error que el final costara la perdida de la batalla de Stalingrado.
En Agosto de 1942 la unidad se encuentra una vez mas dentro del VI Ejercito, alcanzando el rio Volga el 23 de Agosto, durante los tres meses siguientes el ejercito aleman se desangrara en las calles de Stalingrado y al final sera destruido dentro de la misma mediente una contraofensiva en Noviembre. 

La batalla que se inicio como una de desgaste, al final se convierte en una batalla por la supervivencia del ejercito aleman atrapado en las ruinas de la ciudad, durante los meses de Diciembre y Enero la 16º Division Panzer pierde todos sus vehiculos y los tripulantes obligados a luchar como tropas de infanteria; la Luftwaffe trata de abastecerlos por aire, pero las condiciones climaticas y el cinturon antiaereo y la cubierta de la aviacion roja que se establece sobre el cielo de la ciudad cobran al final la vida de mas de 1000 tripulantes y 488 aviones de la fuerza aerea alemana entre, Ju 52, He 111 y He 177 usados en la tarea. 

En Enero, Stalin ordena la destruccion final de la bolsa y en Enero 30 se rinde Paulus a las unidades sovieticas, pasando al cautiverio 90.000 soldados de la Wehrmacht de los cuales solo 5.000 volveran a su Patria. 

DEFENSA DE ITALIA
En Julio de 1943 los Aliados desembarcan en Sicilia y el armisticio que firma el gobierno italiano obliga a las tropas alemanes a establecer lineas de defensa en la parte interior del pais; la 16º Division Panzer que ha sido reconstituida despues del desastre de Stalingrado es transferida al XIV Cuerpo de Ejercito; durante el desembarco de los Aliados en Salerno cerca a Napoles, la 16º y 26º Division Panzer son enviadas contra la cabeza de playa entrando en fieros combates durante la semana del 10 de Septiembre, los comandantes aliados consideran la cancelacion de la operacion, pero al final el avance del 8º Ejercito britanico hacia el norte de Italia a partir de la bota italiana decide la batalla.
El 17 de Septiembre, el General von Vietinghoff, comandante de las fuerzas alemanas en el sur de Italia solicita el permiso para retirar sus tropas a posiciones fortificadas mas al norte, la 16º Panzer es enviada a Termoli, despues hacia la zona del rio sangro y las defensas de la Linea Gustav. 

UCRANIA
La unidad es enviada al Frente del Este en Noviembre de 1943, llegando al area de Bobruisk, sector del Grupo de Ejercitos Centro el 13 de Diciembre, participa en una serie de acciones defensivas, transferida luego a Ucrania donde es utilizada como apoyo en la operacion para la liberacion de las tropas alemanas cercadas en la Bolsa de Cherkassy. Para el verano, las remanentes de la unidad se encuentran en el area de Baranov zona del Rio Vistula. Durante el verano de 1944 la unidad transferida a traves de Cholm y Lublin en Polonia, donde es reconstruida y reorganizada. Permanece en accion en la region de Baranov hasta Enero de 1945; a medida que los sovieticos avanzan hacia el Reich, la unidad retrocede y en Abril de 1945 se encuentra en el area de Lauban y Brno. Al final la unidad es disuelta y parte de sus integrantes son capturados por los rusos y otra parte por los americanos.

COMANDANTES
Generaloberst H. Hube Noviembre 1 1940 a 15 Septiembre 1942
Generalleutnant G. Angern Septiembre 15 1942 a Febrero 2 1943
Generalmajor B. Muller-Hilldebrand Marzo 1943 a Mayo 5 1943
Generalmajor R. Siecknius Mayo 5 1943 a Noviebre 1 1943
Generalmajor H. Back Noviembre 1 1943 a Agosto 14 1944
Generalleutnant D. von Muller Agosto 14 1944 a Abril 19 1945
Oberst K. Treuhaupt Abril 19 1945 a Mayo 8 1945