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Les premières années de commercialisation sont marquées par quelques modifications de la carrosserie : ajout du losange sur la calandre, trappe d'auvent sous le pare-brise, hauteur des butoirs de pare-chocs augmentée et nouveaux enjoliveurs de roue.

En mars 1968, la 16 TS est animée par un moteur de 1 565 cm3 (type Cléon-Alu) 83 ch avec culasse hémisphérique et un carburateur à double-corps. Elle se distingue par les deux projecteurs longue portée à iode supplémentaires, les nouvelles jantes (pour pouvoir accueillir des étriers de frein plus gros et des disques de plus grand diamètre, le tout assisté par un servo-frein à dépression) et les feux de recul (en option pour les modèles 1968 et de série pour 1969). Le tableau de bord à cadrans ronds comprend un compte-tours et pour 1970, une montre. Les essuie-glaces à deux vitesses et la lunette arrière dégivrante sont de série. Les lève-vitres avant électriques optionnels apparaissent pour la première fois sur une voiture française.

En mars 1969, la première boîte automatique à pilotage électronique par transistors est proposée sur la R16 TA. Celle-ci dispose du moteur de la TS, mais avec la culasse ordinaire, l'ensemble fournit 67 ch. Ce moteur équipant aussi les versions commercialisées aux États-Unis.

Pour 1971, les nouvelles versions de base L et TL héritent de ce moteur tandis qu'elles reçoivent des feux arrière agrandis rectangulaires sous un bandeau noir comme toutes les Renault 16. La boîte automatique devient une option disponible sur toutes les motorisations. Un an plus tard, à l'avant, les feux de position latéraux sur les ailes sont supprimés et les clignotants avant sont blancs.

Pour 1974, la Renault 16 TX fait appel à un moteur de 1 647 cm3 (type Cléon-Alu) 93 ch et à une boîte à cinquième vitesse longue. La 16 TX est la première voiture française à posséder une condamnation électromagnétique centralisée des portes de série (cet équipement était disponible en option sur les TS depuis 1973). Il suffit de verrouiller une porte avant pour que les autres le soient également. L'équipement comprend aussi les lève-vitres électriques à l'avant, le volant façon sport, le pare-brise feuilleté et les ceintures de sécurité avant à enrouleur. À l'extérieur, elle affiche quatre projecteurs carrés à iode encastrés dans la calandre, des roues de style type Gordini, un essuie-vitre/lave-vitre de lunette arrière, un jonc chromé au-dessus des passages de roue arrière et un volet aérodynamique chromé à l'arrière du toit. Il est possible de l'équiper de l'air conditionné en option, équipement très rare à l'époque.

À partir des modèles 1975, une calandre en plastique noir remplace la précédente qui était en aluminium. Il s'agira du dernier millésime de la TS.

Début juillet 1977, les feux de recul sont généralisés à toutes les versions et la TL Automatique reçoit un nouveau moteur doté du bloc de la TX mais en conservant la culasse de TL avec une puissance montant à 68 ch.

Pour 1979, les ceintures de sécurité sont montées à l'arrière et les feux avant sont bicolores. La Renault 16 continuera ainsi pendant encore deux ans avant d'être supprimée du catalogue. Elle est suppléée puis remplacée par la Renault 20.

La Renault 16 TL gris armée a été le véhicule de grande liaison de l'armée française avant d'être remplacée par la Renault 20 LS.

Dans les années 1990 a été fondée l'Amicale R16 dans un but de préservation de ce véhicule