Заложена 5 августа 1933 года на заводе № 198 в Николаеве под заводским номером 260. 28 декабря 1933 года «М-16» была спущена на воду, и 27 марта 1934 года по железной дороге отправлена во Владивосток, где на заводе № 202 (Дальзавод) была окончательно достроена. 22 июля 1934 года подводная лодка вступила в строй и под командованием Байкова Ивана Ивановича вошла в состав Морских сил Дальнего Востока. Зимой 1935-36 года «М-16» под его командованием вместе с подводными лодками «М-17» и «М-18» совершила групповое автономное плавание.
    Начало Советско-японской войны подводная лодка встретила под командованием капитан-лейтенанта Смирнова Ивана Федоровича в составе 7-го дивизиона 2-й бригады ПЛ. В боевых действиях не участвовала.
    28 ноября 1950 года субмарина выведена из боевого состава и законсервирована, а 10 августа 1951 года разоружена и исключена из состава ВМФ СССР в связи со сдачей на слом.