12. září 1970 byla vypuštěna sovětská automatická sonda Luna 16, která přistála na Měsíci a vrátila se s prvními vzorky měsíční půdy.
Start nosné rakety Proton K/D se sondou se uskutečnil krátce po poledni 12. září 1970 z kosmodromu Bajkonur. Nejprve byla vynesena na nízkou oběžnou dráhu 185-241 km nad Zemí (též uváděna jako parkovací) a z ní za 70 minut pomocí nosné rakety pokračovala v letu směrem k Měsíci. Jediná korekce během přeletu byla provedena 13. září.
TIP: Luna a Lunochod: Sovětské sondy a roboti na Měsíci
Téměř v půlnoci 16. září se u Měsíce zapálil na chvíli brzdící motor a sonda se tak ocitla na selenocentrické oběžné dráze. Pomocí dvou drobných korekcí byly parametry dráhy upraveny. 20. září bylo provedeno měkké přistání na povrchu v oblasti Mare Fecunditatis (Moře hojnosti). Ještě před ránem se sondě podařilo odvrtat měsíční horninu, dopravit ji zpět do sondy a dvě hodiny poté již návratové pouzdro odstartovalo na zpáteční cestu k Zemi.
Dne 24. září se sonda dostala k Zemi, oddělilo se od ní přistávací pouzdro se vzorkem a pomocí padáků přistálo na území Kazachstánu - 80 km jihozápadně od Džezkazganu. Jedenáctidenní mise byla úspěšně splněna. Část vzorku 1,07 g byla později poskytnuta československým vědcům z ČSAV.