第十六师团是旧大日本帝国陆军的一个甲种师团，代号“恒”。该师团于1905年在日本京都编成，其司令部设于京都，官兵主要来自京都、三重县和奈良县，故又称为“京都师团”。在编成的当年即参加了日俄战争。战后，该师团成为日本的17个常备师团之一，曾两次在满洲驻扎。1935年，该师团参加了日本京都暴雨的抢险活动。在1938年1月下旬，该师团是攻打南京的主力部队之一。在东京审判中，南京市民指证“中岛部队”的暴行，指的就是中岛今朝吾的第十六师团。

在进军南京途中，制造了无数暴行，开展“百人斩”杀人比赛即为其一。第十六师团在上海市附近登陆时，日军已占领了上海，于是，时任日军华中方面军司令官的松井石根即命令该师团向南京追击从上海撤退的中国军队。第十六师团在中岛今朝吾的率领下，先后攻占了常熟市、苏州市、无锡、常州、丹阳市、句容市、汤水镇、麒麟门，进抵南京东郊的紫金山一线。该师团沿途烧杀淫掠，其暴行不胜枚举。在向南京进军的途中，该师团由于进军速度太快，补给跟不上，便下令就地“征收”粮，所谓“征收”，实际上就是掠夺。当时被日本《东京日日新闻》等报纸大肆宣扬的所谓“百人斩”就发生在该师团。第十六师团在从无锡向常州追击过程中，该师团第十九旅团步兵第九联队第三大队副官野田毅少尉和九二式步兵炮小队长向井敏明少尉，相约在到达南京时，看谁先用日本刀斩杀满100人。此后，两军官开始大肆斩杀，在到达南京城外的紫金山时，野田毅斩杀了105人，而向井敏明斩杀了106人。

1937年12月10日，日军向南京城发起总攻击，第十六师团的主攻方向为中山门。要占领中山门，必须先占领中山门外的制高点紫金山。12日，第十六师团步兵第三十三联队在重炮的掩护下，向紫金山顶峰发起攻击，战斗异常激烈，紫金山上一片火海。经过激烈的战斗，日军在付出沉重代价后占领了紫金山主峰。

1937年12月13日凌晨，第十六师团步兵第二十联队占领了中山门。当天，该师团第三十三联队和第三十八联队在轻型装甲车的配合下，从太平门外沿玄武湖急进至南京城北的下关江边，以截断中国军队的退路。下午，当第三十三、第三十八联队进至下关时，长江边有大批准备渡江的中国军人，江面上也有许多正在渡江的中国军人。日军立即用机关枪进行猛烈扫射，一时间江水被染得殷红。在长江边等待渡江的中国军人有些返回南京城内，避入安全区，有些被日军射杀或俘获。接着，日军在长江边将俘获的中国军人加以集体屠杀。

南京沦陷后，第十六师团根据事先制定好的计划，对南京城内及城外东郊地区进行“扫荡”。在“扫荡”过程中，第十六师团俘获了许多放下武器的中国军人。对于俘虏，中岛今朝吾在其日记中记述说：“败逃之敌大部进入第十六师团作战地区的林中或村庄内，另一方面，还有从镇江要塞逃来的，到处都是俘虏，数量之大难以处理。”“基本上不实行俘虏政策，决定采取全部彻底消灭的方针。”“仅佐佐木部队就处理掉约15000人，守备太平门的一名中队长处理了约1300人。在仙鹤门附近集结的约有七八千人。此外，还有人不断地前来投降……处理上述七八千人，需要有一个大壕，但很难找到。预定将其分成一两百人的小队，领到适当的地方加以处理。”“这些败兵的处理，大多由第十六师团负责，因此师团无暇顾及入城或宿营等，只是一味地东奔西走。”第十六师团步兵第三十旅团长佐佐木到一也在日记中记述说：“接连不断地有俘虏前来投降，其数量高达数千人。情绪亢奋的士兵丝毫不理睬上级军官的劝阻，将俘虏一个个地杀死。回想到许多战友流的血和十天来的艰难困苦，别说士兵了，我自己也想说“全都干掉吧”。

日军占领南京后，以第十六师团步兵第三十旅团为南京警备部队，佐佐木到一担任警备司令。所谓“警备”，实际上就是搜捕放下武器，在国际安全区避难的中国士兵。第十六师团在“扫荡”残敌过程中，在国际安全区进行所谓的甄别搜捕，将头上有帽痕，手上有老茧的青壮年男子从难民中强行拉走，予以集体屠杀，其中许多人是普通的平民。在搜捕中国士兵的过程中，一些毫无军纪可言的日军官兵还大肆强奸妇女、抢劫财物。在战后对日本战犯的审判中，许多南京市民指证日军“中岛部队”的暴行。所谓“中岛部队”，就是以中岛今朝吾为首的第十六师团。

南京沦陷后，第十六师团在南京驻扎到1938年1月22日，此后，第十一师团步兵第十旅团（天谷支队）接替第十六师团步兵第三十旅团，担任南京的警备任务。第十六师团由海路开往大连市，重新编入华北方面军第二军战斗序列，后又被编入华中派遣军战斗序列。1938年7月，中岛今朝吾升任驻扎在满洲的日军第四军司令官，由藤江惠辅（中将）继任第十六师团长。

七七事变爆发后，日本开始了全面侵华战争。为此，日本进行了战争动员，开始大量征兵，作为甲等师团的第十六师团也由平时的18000人扩充到战时的约25000人。1937年9月，第十六师团在天津塘沽港登陆，编入日军华北方面军第二军战斗序列。随后，曾参加过子牙河等地区的战斗。打垮国民革命军东北边防军万福麟的53军，致使保定市方向的中国军阵地侧翼暴露而崩溃。1937年10月底，第十六师团被编入上海市派遣军战斗序列，由华北地区调往上海。

此时的第十六师团，以中岛今朝吾中将为师团长，中泽三夫大佐为参谋长，下辖：

步兵第十九旅团，旅团长为草场辰已少将（辖步兵第九联队，联队长为片桐护郎大佐、步兵第二十联队，联队长为大野宣明大佐）；

步兵第三十旅团，旅团长为佐佐木到一少将（辖步兵第三十三联队，联队长为野田谦吾大佐、步兵第三十八联队，联队长为助川静二大佐）；

骑兵第二十联队，联队长为笠井敏松中佐；

野炮兵第二十二联队，联队长为三国直福大佐；

工兵第十六联队，联队长为今中武义大佐；

重兵第十六联队，联队长为柄泽畔夫中佐。

通信队 卫生队：第1至第4野战医院。

太平洋战争爆发后，第16师团被编入本间雅晴中将的第14军，进攻菲律宾，参加了第一、第二次巴丹半岛攻坚战和镇压菲律宾各岛抗日活动的讨伐战，之后驻屯在菲律宾。

1944年夏秋，为加速太平洋战争的进程，道格拉斯·麦克阿瑟决定率部夺取菲律宾，而日军准备在菲律宾与美国军队决一死战。作为第十四军主力的第十六师团驻守在莱特岛。 10月12日，美军4个师登陆莱特岛，第16师团集中兵力死守塔克罗班机场，殊死决战。月底，日军第一、第二十六师团和第六十八旅团等部先后增援莱特岛，并使用“神风”自杀飞机攻击美军舰船，战局一度呈胶着状态。

麦克阿瑟提出以两面夹击的方式占领奥莫克港，从背后分割日军。这一方案成功实施，日军第十六师团大部分被围歼，残部退到坎基伯特山进行游击战。日军士兵以同伴尸体为食的情形就是发生于此。莱特岛的攻防战持续到了1944年12月，日军损失惨重。12月15日，美国军队在吕宋岛附近的明德罗岛登陆。日军所规划的莱特岛决战丧失战略意义，日军大本营命令在莱特岛守军“自给自足，永久抗战”，第十六师团残部在热带雨林中饱受饥饿、疟疾、脱水的折磨，大部在恐惧与无助中死亡，少数人组成自杀队逃进深山，直到日本投降才放下武器。战后统计，第16师团有13778名官兵参加了雷伊泰岛战役，战死13158名，幸存仅620名，师团长牧野四郎中将在1945年8月10日被击毙。

师长：牧野四郎 中将（1945年（昭和20年）8月10日自决）参谋长：松冈贤一 大佐（陆士33期）：1944年（昭和19年）6月21日 - 终）作戦参谋：三町进 少佐（陆士40期）情报参谋：宫田健二 中校（陆士40期）後方参谋：北川卫 少佐（陆士47期）高级副官：中岛金右卫门 少佐军医部长：内藤胜树 军医大佐（1942年（昭和17年）9月22日 - 1945年（昭和20年）2月11日死去）兵第9联队（京都）：神谷保孝 大佐（陆士28期、1942年（昭和17年）11月11日 - 1944年（昭和19年）12月8日戦死）歩兵第20联队（福知山市）：田庆次郎 大佐（陆士28期、1944年（昭和19年）3月1日 - 1944年（昭和19年）10月23日戦死）後任连队长：山森友吉 大佐（陆士31期、1944年（昭和19年）12月11日 - 终戦）歩兵第33联队（津）：铃木辰之助 大佐（陆士25期、1945年（昭和15年）12月2日 - 1944年（昭和19年）10月23日戦死）索第16连队：日比知 大佐（陆士27期、1942年（昭和17年）8月1日 - 终戦）野炮兵第22连队：近藤喜名男 大佐（陆士28期、1942年（昭和17年）12月1日 - 终戦）工兵第16连队：加藤善元 中校（陆士29期、1940年（昭和15年）12月2日 - 终戦）辎重兵第16连队：牧野文一 大佐（陆士30期、1943年（昭和18年）6月1日 - 终戦）第16师団通信队：渡辺竹司 大尉（陆士54期）第16师団兵器勤务队：田头好夫 大尉第16师団卫生队：忠三郎 大佐第16师団第1野戦病院：安藤棋尾夫 少校第16师団第2野戦病院：糸井八寿治 少佐第16师団第4野戦病院：画间和男 少佐第16师団病马厂：森田二郎 少佐第16师団防疫给水部：佐藤幸雄 中校

·山中信仪中将：1905年（明治38年）7月18日 - 1913年（大正2年）1月15日

·长冈外史中将：1913年（大正2年）1月15日 - 1914年（大正3年）8月8日

·松川敏胤中将：1914年（大正3年）8月8日 - 1916年（大正5年）8月18日

·山口胜中将：1916年（大正5年）8月18日 - 1917年（大正6年）8月6日

·梨本宫守正王中将：1917年（大正6年）8月6日 - 1919年（大正8年）11月25日

·志岐守治中将：1919年（大正8年）11月25日 - 1923年（大正12年）8月6日

·山田良之助中将：1923年（大正12年）8月6日 - 1926年（大正15年）3月2日

·南次郎中将：1926年（大正15年）3月2日 - 1927年（昭和2年）3月5日

·松井兵三郎中将：1927年（昭和2年）3月5日 - 1930年（昭和5年）8月1日

·山本鹤一中将：1930年（昭和5年）8月1日 - 1933年（昭和8年）3月18日

·蒲穆中将：1933年（昭和8年）3月18日 - 1935年（昭和10年）8月1日

·谷伊之彦中将：1935年（昭和10年）8月1日 - 1935年（昭和10年）12月2日

·儿玉友雄中将：1935年（昭和10年）12月2日 - 1937年（昭和12年）8月2日

·中岛今朝吾中将：1937年（昭和12年）8月2日 - 1938年（昭和13年）7月15日

·藤江惠辅中将：1938年（昭和13年）7月15日 - 1939年（昭和14年）8月30日

·石原莞尔中将：1939年（昭和14年）8月30日 - 1941年（昭和16年）3月1日

·森冈中将：1941年（昭和16年）3月1日 - 1942年（昭和17年）8月1日

·大场四平中将：1942年（昭和17年）8月1日 - 1944年（昭和19年）3月1日

·牧野四郎中将：1944年（昭和19年）3月1日 - 1945年（昭和20年）8月10日

日军该师团老兵东史郎在1937年12月21日的日记中写道：“哭喊着的支那（中国）人被装进邮袋中，西本（日本兵）点着了火，汽油一下子燃烧起来。就在这时袋子里发出了一种无法言状的可怕的喊叫声。袋中人用浑身的力气使袋子跳了起来，自己滚动。……手榴弹在水中爆炸了，水面一下子鼓了起来，然后平静下去。”

2010年12月13日，侵华日军南京大屠杀遇难同胞纪念馆获得17件珍贵文物，其中包括日军第十六师团佐佐木旅团攻击南京军事作战地图、日军攻击南京的日文报纸剪报等，均由日本友人大东仁在日本国内帮助征集。