南京淪陷后，第十六師團(tuán)在南京駐扎到 1938年 1月22日，此后，日軍第十一師團(tuán)步兵第十旅團(tuán)（天谷支隊）接替第十六師團(tuán)步兵第三十旅團(tuán)，擔(dān)任南京的警備任務(wù)。

　　第十六師團(tuán)由海路開往大連，重新編入日軍華北方面軍第二軍戰(zhàn)斗序列，后又被編入華中派遣軍戰(zhàn)斗序列。 1938年7月，中島今朝吾升任駐扎在滿洲的日軍第四軍司令官，由藤江惠輔（中將）繼任第十六師團(tuán)長。

　　1941年太平洋戰(zhàn)爭爆發(fā)后，第十六師團(tuán)被編入進(jìn)攻菲律賓的本間雅晴中將統(tǒng)帥的日軍第十四軍，參加了第一、第二次巴丹半島的攻堅戰(zhàn)和菲律賓討伐戰(zhàn)，之后在菲律賓駐守。

　　1944年夏秋，為加速太平洋戰(zhàn)爭的進(jìn)程，麥克阿瑟決定率部奪取菲律賓，而日軍準(zhǔn)備在菲律賓與美軍決一死戰(zhàn)。作為第十四軍主力的第十六師團(tuán)駐守在萊特島。

　　10月，美軍在萊特島東岸登陸，向第十六師團(tuán)發(fā)起攻擊。第十六師團(tuán)雖然被分割孤立于數(shù)個地區(qū)，但其利用堅固的工事與美軍殊死決戰(zhàn)。

　　月底，日軍第一、第二十六師團(tuán)和第六十八旅團(tuán)等部先后增援萊特島，并使用“神風(fēng)”自殺飛機(jī)攻擊美軍艦船，戰(zhàn)局一度呈膠著狀態(tài)。

　　為此，麥克阿瑟提出以兩面夾擊的方式占領(lǐng)奧莫克港，從背后分割日軍。這一方案成功實施，日軍第十六師團(tuán)大部分被圍殲，殘部退到坎基伯特山進(jìn)行游擊戰(zhàn)。

　　日軍士兵以同伴尸體為食的情形就是發(fā)生于此。第十六師團(tuán)殘部在熱帶雨林中飽受饑餓、瘧疾、脫水的折磨，大部在恐懼與無助中死亡，少數(shù)人組成自殺隊逃進(jìn)深山，直到日本投降才放下武器。

　　戰(zhàn)后，根據(jù)日本厚生省的資料，萊特島之戰(zhàn)，第十六師團(tuán)共有13158人戰(zhàn)死，幸存者僅620人。這支曾沾滿中國人民鮮血，尤其是南京人民鮮血的日軍所謂“精銳”部隊，最終走向了滅亡。而南京大屠殺的元兇之一中島今朝吾，于1945年10月28日因尿毒癥和肝硬化病死，逃脫了戰(zhàn)后對日本戰(zhàn)犯的正義審判。