十六师团也由平时的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。打垮东北军万福麟的53军，致使保定方向的中**阵地侧翼暴露而崩溃。1937年10月底，第十六师团被编入上海派遣军战斗序列，由华北调往上海。

此时的第十六师团，以中岛今朝吾中将为师团长，中泽三夫大佐为参谋长，下辖：