23 ноября 1956 г. вышло Постановление Совмина СССР №1528-768, согласно которому КБ Туполева поручалось разработать радиоуправляемый самолет-мишень Ту-16М. Три первых экземпляра требовалось предъявить на совместные испытания во 2-м квартале 1958 г., но проблемы, связанные с разработкой системы радиоуправления, привели к затягиванию сроков. Однако эта задержка пошла на пользу программе, т.к. специалистам ОКБ-156 и ЛИИ удалось разработать довольно удачную систему радиоуправления, которая позволяла выполнять полет по полному профилю, включая взлет и посадку. После всех испытаний и доработок 17 апреля 1965 г. самолет-мишень под обозначением М-16 был принят на снабжение. К тому времени стали появляться Ту-16, выработавшие ресурс, ремонтировать которые по каким-либо причинам было нецелесообразно. Их и переоборудовали в М-16. При этом применялось также обозначение Ту-16М, но только для мишеней, переоборудованных на казанском авиазаводе, который первый занялся этой работой. В начале 1980-х гг. при массовом снятии Ту-16 с эксплуатации эту задачу возложили также на 12-й АРЗ в Хабаровске.

При переоборудовании в мишень с самолета снималось все вооружение и станции постановки помех. Места расположения на фюзеляже пушечных установок и других демонтированных систем зашивали дюралевыми накладками. После снятия кормовой установки на ее место устанавливали обтекатель с двумя антеннами радиоуправления, а основная часть аппаратуры размещалась в грузоотсеке и гермокабине. Мишени завода №22, в основном, оснащались пассивными средствами РЭП и были рассчитаны на пять полетов: четыре - с экипажем и один - на сбитие. В то же время мишени выпуска АРЗ-12 оснащались активными средствами и имели больший ресурс. В зависимости от комплекта систем РЭП они обозначались: М-16-1, М-16-2, М-16-3.

Самолеты-мишени отправлялись в полки, где сначала использовались для тренировки экипажей. В последний полет мишени уходили, в основном, с казахских полигонов, где по ним производились пуски ракет зенитных комплексов. Экипаж запускал двигатели, выруливал на старт, включал автоматику и покидал самолет. Собственно полет проходил уже по радиокомандам. Его радиус достигал 300 км (ограничение по дальности радиосвязи управления), время - до 4 ч, высота - до 11 км. Перед последним полетом для удобства визуального наблюдения под каждой плоскостью крыла устанавливались по три держателя трассеров. В ходе боевых стрельб контроль за попаданием ракет велся с помощью фотоустановок, расположенных под крылом и на киле мишени. Ту-16 был настолько прочным самолетом, что иногда продолжал лететь после попадания первой ракеты. В этом случае приходилось стрелять повторно или производить самоликвидацию мишени.

В 1990 г. одну машину переоборудовали в опытный самолет-мишень М-16 "Орбита", однако он не прошел Госиспытания, поэтому в такой вариант Ту-16 не переоборудовались. Оригинальный вариант самолета-мишени был разработан в 1991 г. в одной из организаций, подчиненной командованию ПВО. Этот М-16 был переоборудован из носителя мишеней с сохранением прежних функций. После доработок самолеты еще три года продолжали использоваться в таком качестве, а после выработки ресурса сами становились мишенями. На них на законцовках крыла крепились дополнительные плоские антенны трапециевидной формы, а пушечные установки не снимались.

Модификация	М-16
Размах крыльев, м	32.99
Длина, м	34.80
Высота, м	10.36
Площадь крыла, м2	164.65
Масса, кг
пустого самолета	37730
максимальная взлетная	76000
Топливо, кг	36000
Тип двигателя	2 х ТРД РД-3М
Тяга, кгс	2 х 9500
Скорость, км/ч
максимальная	992
крейсерская	842
Продолжительность полета, ч	4
Боевой радиус действия, км	300
Практический потолок, м	11000