961 erteilte der damalige Leiter von Renault, Pierre Dreyfus, den Auftrag zur Entwicklung eines neuen, familientauglichen Fahrzeuges. Gaston Juchet entwarf daraufhin das Design des R16. Das Resultat war eine Mischform aus Stufenheckkarosserie und Kombi.
Ab dem 2. Dezember 1964 wurde die Nullserie gefertigt, im Januar 1965 begann die Serienproduktion. Er gilt als das erste Fahrzeug mit einer Schrägheckkarosserie in der oberen Mittelklasse und wurde in einem neu gebauten Werk in Sandouville bei Le Havre produziert. 1965 wurde der R16 zum Auto des Jahres 1966 gewählt. Die Bauweise von Frontmotor und Frontantrieb in Verbindung mit einem Schrägheck wurde später in der Autokompaktklasse zum Standard, aber auch in der Mittelklasse und der gehobenen Mittelklasse gibt es hierfür ebenfalls Beispiele (VW Passat, Audi 100 Avant).
Von 1973 an wurde der Renault 16 in einer TX-Variante mit 93 PS angeboten, der sich äußerlich durch Doppelscheinwerfer von den übrigen Modellversionen unterschied. 1974 wich der Aluminiumgrill bei einer weiteren Überarbeitung einem aus Plastik.
Der Motor war längs hinter der Vorderachse (wie auch beim R4 und seit 1934 bei den großen Citroënmodellen 7, 11 und 15CV) angeordnet. Der R16 wurde ausschließlich als Fünftürer angeboten.