Ay sondası Luna 16, esas olarak bir iniş modülünden oluşuyordu. Sonda’nın motorları dört itici yakıt tankından besleniyordu. Ay’ın yüzeyine iniş, kumanda bölümünden denetleniyor ve bunun için aygıtın konumunda hassas değişiklikler yapan mikroiticilerden yararlanılıyordu. Dönüş modülü aynı ilkelere dayalı olarak çalışıyordu. Bu araçta da bir motor, yakıt tanktan ve mikroiticiler vardı. Kumanda bölmesi ve fotometre, bir antenle Dünyadan denetleniyordu. Dönüş kapsülü 50 cm çapındaydı; kapsülde bir kazıcı ve kazıcı koluyla toplanan 101 örnek bulunuyordu.
