团也由平时的18000人扩充到战时的约25000人。1937年9月，第十六师团在天津塘沽港登陆，编入日军华北方面军第二军战斗序列。随后，曾参加过子牙河等地区的战斗。

真正让第十六师团扬名天下的还是1937年10月底进攻上海南京的那一战，当时第十六师团被编入上海派遣军战斗序列，由华北调往上海。

第十六师团在上海附近登陆时，日军已占领了上海，于是，时任日军华中方面军司令官的松井石根