在他們的火箭將他們送入圍繞地球的停泊軌道后，第三級(jí)火箭重新點(diǎn)火，將他們送上了登月之路。在為期三天的順利登月后，約翰·楊、馬丁利和杜克于4月19日抵達(dá)月球軌道，準(zhǔn)備登陸和探索笛卡爾高地，并從月球軌道進(jìn)行科學(xué)觀測(cè)。

阿波羅16號(hào)發(fā)射的終端倒計(jì)時(shí)于4月14日開始，在進(jìn)行過(guò)程中沒有出現(xiàn)任何重大問(wèn)題。KSC發(fā)射控制中心（LCC）1號(hào)發(fā)射室的工程師們對(duì)倒計(jì)時(shí)的所有方面進(jìn)行了監(jiān)控，包括對(duì)土星5號(hào)火箭進(jìn)行最后的加注燃料。約翰·楊、馬丁利和杜克吃了他們傳統(tǒng)的牛排和雞蛋早餐，然后穿上他們的宇航服，乘坐Astrovan車前往39A發(fā)射臺(tái)，在那里他們登上了他們的航天器——指揮艙（CM）卡斯帕。

約翰·楊坐在左邊的位置上，杜克坐在右邊，最后馬丁利在中間落座。數(shù)以千計(jì)的觀眾聚集在KSC附近的海灘上，觀看發(fā)射。時(shí)任美國(guó)副總統(tǒng)皮羅·西奧多·阿格紐來(lái)到發(fā)射室的觀禮臺(tái)，與美國(guó)宇航局高級(jí)管理人員一起觀看發(fā)射。

倒計(jì)時(shí)繼續(xù)順利進(jìn)行，為發(fā)射提供了完美的天氣。1972年4月16日（美國(guó)東部時(shí)間）下午12點(diǎn)54分，以770萬(wàn)磅的推力升空。阿波羅16號(hào)宇航員搭乘土星5號(hào)火箭升空。在第一個(gè)動(dòng)作的十秒鐘后，火箭離開了發(fā)射塔，任務(wù)責(zé)任從KSC的1號(hào)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)在休斯頓的NASA約翰遜航天中心。

在發(fā)射控制中心，飛行主管Eugene F. Kranz帶領(lǐng)他的白隊(duì)控制員監(jiān)控這一階段的任務(wù)，NASA宇航員C. Gordon Fullerton擔(dān)任太空艙通訊員（capcom），即在飛行中直接與機(jī)組人員交談的人。在燃燒了2分42秒并將火箭提升到40英里的高度后，第一級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，該級(jí)被拋棄。

第二級(jí)繼續(xù)為上升提供動(dòng)力，直到9分20秒，使航天器幾乎進(jìn)入軌道，這時(shí)它也被拋棄了，第三級(jí)接手。它燃燒了兩分半鐘，將阿波羅16號(hào)送入圍繞地球的105英里高的圓形停放軌道。宇航員們隨后處于失重狀態(tài)，約翰·楊熱情地報(bào)告說(shuō)：“孩子，在這里看著窗外，真是太美了。它真的很奇妙。這東西像寶石一樣工作。”

在接下來(lái)的兩個(gè)半小時(shí)里，阿波羅16號(hào)仍然與土星5號(hào)的第三級(jí)相連，圍繞地球運(yùn)行。約翰·楊、馬丁利和杜克摘掉了他們的頭盔和手套，但仍穿著宇航服。他們與任務(wù)控制中心一起確定，所有的機(jī)載系統(tǒng)都在正常工作，他們可以繼續(xù)進(jìn)行跨月噴射（TLI），這是土星5號(hào)第三級(jí)的第二次燃燒，將他們送出地球軌道，前往月球。發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火并燃燒了5分51秒，將阿波羅16號(hào)的速度提高到每小時(shí)24,229英里，開始為期三天的登月之旅。

在第三級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉25分鐘后，F(xiàn)ullerton向機(jī)組人員宣布他們“開始”進(jìn)行換位和對(duì)接操作。6分鐘后，在距離地球4200多英里的地方，馬丁利將指揮和服務(wù)艙卡斯帕與仍然容納獵戶座登月艙（LM）的廢舊級(jí)分離。他把卡斯帕移到60英尺以外，然后把它轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)，開始了會(huì)合過(guò)程。

杜克在窗口設(shè)置了一個(gè)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，同時(shí)還有杜克所說(shuō)的"十萬(wàn)個(gè)微粒"隨行，很可能是登月艙的油漆片。17分鐘后，馬丁利將兩個(gè)航天器放在一起，實(shí)現(xiàn)了軟對(duì)接。然后，鎖扣將二者連接起來(lái)，完成了硬對(duì)接。對(duì)接演習(xí)結(jié)束時(shí)，在升空后不到三個(gè)半小時(shí)，阿波羅16號(hào)已經(jīng)離開地球7800多英里了。

當(dāng)機(jī)組人員睡覺時(shí)，在任務(wù)控制中心，飛行主管Kranz和他的白隊(duì)控制員重新回到了他們的控制臺(tái)，宇航員 Anthony W. “Tony” England 成為新的指揮員。經(jīng)過(guò)一個(gè)安靜的夜晚，機(jī)組人員醒來(lái)，現(xiàn)在距離地球11.3萬(wàn)英里。當(dāng)天的第一項(xiàng)活動(dòng)是啟動(dòng)流體電泳演示實(shí)驗(yàn)，以評(píng)估在太空中使用電泳分離細(xì)胞和大分子的可行性。當(dāng)天晚些時(shí)候， Frank的橙色小組的控制員與Peterson 作為capcom恢復(fù)了他們的控制臺(tái)，以幫助宇航員進(jìn)行中段修正（MCC-2）機(jī)動(dòng)，2萬(wàn)磅推力的服務(wù)推進(jìn)系統(tǒng)（SPS）發(fā)動(dòng)機(jī)的兩秒鐘燃燒，將最接近月球的點(diǎn)從135英里降低到82英里，這是月球軌道插入（LOI）的正確高度。楊和杜克啟動(dòng)了獵戶座登月艙，花了大約兩個(gè)小時(shí)來(lái)激活和檢查其系統(tǒng)，并轉(zhuǎn)移膠片盒等物品。馬丁利在獵戶座內(nèi)部進(jìn)行了短暫的訪問(wèn)，看了一眼。Philip C. Shaffer，一位被分配到Skylab項(xiàng)目的飛行主管，開始了他的第一班工作，他和他的紫色團(tuán)隊(duì)來(lái)上夜班，Hartsfield再次擔(dān)任隊(duì)長(zhǎng)。楊、馬丁利和杜克進(jìn)入了夢(mèng)鄉(xiāng)，隨后他們距離地球162000英里。

宇航員們開始了他們?cè)谔罩械牡谌欤嚯x地球已經(jīng)有176,000英里。這一天的實(shí)驗(yàn)之一是尋求獲得更多關(guān)于許多登月宇航員所看到的光閃的信息。楊、杜克和馬丁利都戴上了Light Flash Moving Emulsion Detector 實(shí)驗(yàn)的頭盔和面罩，并向任務(wù)控制中心報(bào)告他們看到的任何光閃的類型、頻率和顏色。飛行主管Shaffer決定，他們可以跳過(guò)計(jì)劃中的第三次MCC，因?yàn)樗麄兊能壽E仍然是高度精確的。楊和杜克再次啟動(dòng)獵戶座，在著陸日的程序演練中，他們穿上宇航服，不戴頭盔和手套，并練習(xí)通過(guò)對(duì)接隧道進(jìn)行轉(zhuǎn)移。在他們的晚餐中，所有三名宇航員都測(cè)試了為Skylab計(jì)劃計(jì)劃的食品和包裝，如扣蓋罐、鹽包、帶勺子的食品包裝和塑料波紋管飲料容器。在宇航員入睡前不久，他們?cè)竭^(guò)了標(biāo)志著地球和月球引力影響范圍之間過(guò)渡的無(wú)形邊界，阿波羅16號(hào)開始加速向其目標(biāo)前進(jìn)。當(dāng)船員們進(jìn)入夢(mèng)鄉(xiāng)時(shí)，他們與月球之間只有38,700英里的距離。

當(dāng)楊、馬丁利和杜克醒來(lái)開始他們?cè)谔罩械牡谒奶鞎r(shí)，他們已經(jīng)將與月球的距離拉近到只有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(jì)劃中的航向修正機(jī)動(dòng)。宇航員們拋棄了覆蓋在服務(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，這個(gè)5×9英尺的面板，有時(shí)被稱為世界上最大的鏡頭蓋，保護(hù)了相機(jī)和其他儀器以及SIM艙中的一個(gè)可部署的子衛(wèi)星，用于從軌道上研究月球及其環(huán)境。

幾個(gè)小時(shí)后，就像以前的月球任務(wù)一樣，阿波羅16號(hào)消失在月球前緣的后面，與任務(wù)控制中心的通信也如期停止。阿波羅 16 號(hào)在離開地球 74 小時(shí) 28 分鐘后，在月球后面啟動(dòng)了SPS引擎，持續(xù)了6分14秒，進(jìn)入了繞月運(yùn)行的橢圓軌道。