在火箭將它們送入繞地球停車軌道后，第三級重新點燃，將它們送上月球。經(jīng)過三天的成功登月，約翰·楊、馬丁利和杜克于4月19日抵達月球軌道，準備登陸并探索笛卡爾高地，并在月球軌道上進行科學(xué)觀測。

阿波羅16 號發(fā)射的倒計時從4 月14 日開始，進展順利，沒有出現(xiàn)任何重大問題。 KSC 發(fā)射控制中心(LCC) 1 號發(fā)射室的工程師監(jiān)控倒計時的各個方面，包括土星五號火箭的最后加油。約翰·楊(John Young)、馬丁利(Mattingly) 和杜克(Duke) 享用了傳統(tǒng)的牛排和雞蛋早餐，然后穿上宇航服，乘坐Astrovan 前往39A 發(fā)射臺，在那里登上了—— 指令艙(CM) Casper 飛船。

約翰·楊坐在左邊，杜克坐在右邊，最后馬丁利坐在中間。數(shù)千名觀眾聚集在KSC 附近的海灘上觀看發(fā)布會。時任美國副總統(tǒng)皮羅·西奧多·阿格紐來到發(fā)射室觀景臺，與NASA高級管理人員一起觀看發(fā)射。

倒計時順利進行，為發(fā)射提供了完美的天氣。它于1972 年4 月16 日中午12 點54 分（美國東部時間）起飛，推力為770 萬磅。阿波羅16 號宇航員搭乘土星5 號火箭升空。第一次機動十秒后，火箭離開發(fā)射塔，任務(wù)責(zé)任從KSC 的1 號發(fā)射室轉(zhuǎn)移到載人航天器中心的任務(wù)控制中心(MCC)，即現(xiàn)在的NASA 休斯頓約翰遜航天中心。

在發(fā)射控制中心，飛行指揮尤金·F·克蘭茲（Eugene F. Kranz）帶領(lǐng)他的白隊管制員監(jiān)視這一階段的任務(wù)。 NASA 宇航員C. Gordon Fullerton 擔(dān)任太空艙通訊官(capcom)，在飛行過程中直接與機組人員通話。人們。燃燒2 分42 秒并將火箭提升到40 英里的高度后，第一級發(fā)動機關(guān)閉，一級被拋棄。

第二級繼續(xù)為上升提供動力，直到9分20秒，使航天器幾乎進入軌道，此時它也被拋棄，第三級接管。它燃燒了兩分半鐘，將阿波羅16 號送入了環(huán)繞地球105 英里高的圓形停車軌道。當(dāng)時宇航員處于失重狀態(tài)，約翰·楊熱情地報告道：“小伙子，在這里看窗外真是太美了，真是太神奇了，這玩意就像寶石一樣?！?

在接下來的兩個半小時里，阿波羅16 號仍然附著在土星五號的第三級上并繞地球運行。約翰·楊、馬丁利和杜克摘下了頭盔和手套，但仍穿著宇航服。他們與任務(wù)控制中心合作，確定所有星載系統(tǒng)均正常運行，并且可以繼續(xù)進行跨月注入（TLI），這是土星五號第三級的第二次燃燒，將把它們送出地球軌道并前往月球。發(fā)動機點火并燃燒了5 分51 秒，將阿波羅16 號的速度提升至每小時24,229 英里，開始了為期三天的月球之旅。

第三級發(fā)動機關(guān)閉二十五分鐘后，富勒頓號向機組人員宣布，他們正在“啟動”換位和對接操作。六分鐘后，在距地球4,200 多英里的地方，馬丁利將命令和服務(wù)艙卡斯帕號與仍裝有獵戶座登月艙(LM) 的廢棄階段分離。他將Casper 移開60 英尺，然后將其調(diào)轉(zhuǎn)方向，開始會合過程。

杜克在窗戶上安裝了一個攝像頭，任務(wù)控制中心收到了他們慢慢接近登月艙的圖像，以及杜克所說的“十萬個顆?！?，這些顆?？赡苁堑窃屡摰挠推崴槠?。 17分鐘后，馬丁利將兩艘飛船帶到了一起，實現(xiàn)了軟對接。然后，鎖將兩者連接起來，完成硬對接。對接演習(xí)結(jié)束時，升空后不到三個半小時，阿波羅16 號距離地球超過7,800 英里。

當(dāng)機組人員在任務(wù)控制中心睡覺時，飛行總監(jiān)克蘭茲和他的白隊管制員回到了控制臺，宇航員安東尼·W·“托尼”·英格蘭擔(dān)任新指揮官。經(jīng)過一個安靜的夜晚后，機組人員醒來，此時距離地球113,000 英里。當(dāng)天的第一個活動是啟動流體電泳演示實驗，以評估利用電泳在太空中分離細胞和大分子的可行性。當(dāng)天晚些時候，弗蘭克的橙隊控制人員與彼得森合作，卡普空恢復(fù)了控制臺，協(xié)助宇航員對20,000 磅推力的服務(wù)推進系統(tǒng)(SPS) 發(fā)動機進行中途修正(MCC-2) 機動。兩秒的燃燒將距離月球最近的點從135 英里降低到82 英里，這是月球軌道插入(LOI) 的正確高度。楊和杜克發(fā)射了獵戶座登月艙，并花了大約兩個小時激活和檢查其系統(tǒng)并轉(zhuǎn)移膠片盒等物品。馬丁利短暫訪問了獵戶座內(nèi)部并進行了觀察。負責(zé)天空實驗室項目的飛行主管菲利普·C·謝弗(Philip C. Shaffer) 開始了他的第一個班次，他和他的紫色團隊開始上夜班，哈茨菲爾德再次擔(dān)任機長。揚、馬丁利和杜克在距離地球162,000 英里的地方睡著了。

宇航員們開始了他們在太空的第三天，距離地球已經(jīng)有176,000 英里。當(dāng)天的一項實驗旨在獲得有關(guān)許多宇航員在月球上看到的閃光的更多信息。楊、杜克和馬丁利都戴上了閃光移動乳液探測器實驗的頭盔和護目鏡，并向任務(wù)控制中心報告了他們看到的任何閃光的類型、頻率和顏色。飛行總監(jiān)謝弗決定他們可以跳過計劃中的第三個MCC，因為他們的軌跡仍然非常準確。楊和杜克再次發(fā)射了獵戶座飛船，在著陸日的程序排練中，他們穿上了沒有頭盔或手套的宇航服，并練習(xí)了通過對接隧道的轉(zhuǎn)移。在晚餐期間，三名宇航員測試了為天空實驗室計劃計劃的食品和包裝，例如按扣罐、鹽袋、帶勺子的食品包裝和塑料瓦楞飲料容器。就在宇航員入睡前不久，他們跨越了標(biāo)志著地球和月球引力影響之間過渡的無形邊界，阿波羅16 號開始加速朝著目標(biāo)前進。當(dāng)宇航員入睡時，他們距離月球僅38,700 英里。

當(dāng)楊、馬丁利和杜克在太空中第四天醒來時，他們距離月球的距離只有22,200 英里。由于航天器繼續(xù)保持穩(wěn)定的軌道，任務(wù)控制中心再次取消了計劃的航向修正機動。宇航員拋棄了覆蓋服務(wù)艙內(nèi)科學(xué)儀器模塊(SIM) 艙的面板。在發(fā)射和月球海岸期間，5 x 9 英尺的面板（有時被稱為世界上最大的鏡頭蓋）可保護相機和其他儀器，以及SIM 模塊中用于軌道研究的可部署子衛(wèi)星。月球及其環(huán)境。

幾個小時后，與之前的登月任務(wù)一樣，阿波羅16 號消失在月球前沿后面，與任務(wù)控制中心的通信也按預(yù)期停止。離開地球74小時28分后，阿波羅16號啟動月球后面的SPS發(fā)動機，歷時6分14秒，進入繞月橢圓軌道。