У 41-40 рр. до н.е., в розпал громадянських війн Октавіана, Помпея і Антонія, Секст Помпей (син Гнея Помпея Великого) розпочав блокаду Апеннінського півострова, відрізавши серце Республіки від морського постачання продовольством. За розрахунками Помпея, населення Рима повинно було підняти повстання проти молодого Октавіана і повалити його владу. Поки Гай Октавіан боровся в Перузійській війні із прихильниками Марка Антонія, Секст Помпей взяв під контроль Бетику і Близьку Іспанію, а до 41 р. до н.е. ще й острів Сицилію, де розсташувався його флот блокади.

Саме тоді, у 41-40 рр. до н.е., Гай Октавіан, перемігши прихильників Марка Антонія, відчув нестачу легіонів для нової війни із зміцненим і досить небезпечним противником. За його наказом було створено XVI Галльський легіон, що складався з вірних Октавіану жителів галльських та італійських провінцій. Легіон показав себе в битві при Навлосі 36 р. до н.е. – подія фактично знаменувала поразку Секста Помпея у громадянській війні.

Після цього легіон перекинули в Північну Африку, де він придушив останні осередки спротиву розрізнених помпейців і близько 26-27 рр. до н.е. повернувся в Галлію. Пізніше дислокація легіону змістилася на північ, до германського кордону. Деякі вексиляції (виділені підрозділи) XVI Галльського легіону було перекинуто в Рецію для охорони кордонів. Більшу частину легіону в 13 р. до н.е. переведено на північ до Могонціака, де вона перейшла під командування легата Друза Старшого, брата імператора Тиберія, який здійснив в 12-9 рр. до н.е. похід за Рейн проти германців. У цій кампанії легіон отримав свій найцінніший бойовий досвід у протистоянні з варварськими військовими прийомами, хитрощами і тактиками.

Тут, на германському кордоні, сили XVI Галльського легіону перешкодили вторгненню германців до Белгіки в 9 р. до н.е. після розбиття трьох римських легіонів під командуванням Квінтілія Вара в Тевтобурзькому лісі. У 14-16 рр. легіон під командуванням Германіка брав участь в каральній кампанії проти тих самих германців, які розбили римські легіони Вара. За зраду в Тевтобурзі германці на чолі з Армінієм були розбиті при Ідіставізо, почався розпад германських союзів.

У 40-41 рр. під час походу Сервія Гальби (майбутнього імператора) проти хаттів, легіон швидше за все брав активну участь в цих бойових діях, хоча окремо його втручання не згадується. Аналіз надписів із Могонціака періоду 30-40 рр. дозволив зробити висновок, що 2/3 легіонського складу на той час було італійського походження і лише 1/3 представлена романізованим населенням Галлії.

У 43 р. з початком вторгнення імператора Клавдія в Британію, який стягнув до себе частину північних легіонів, XVI Галльський передислокувався в Нижню Германію, у Новезію, для відбуття вартової служби та охорони.

В період династичної кризи 69 р. частина XVI Галльського легіону прийняла сторону воєначальника Вітеллія і пішла з ним до Італії, щоб поборотися із силами Веспасіана – другого претендента на імператорський трон. Цей епізод стане фатальним в історії легіону.

Вітеллій зазнає поразки від Веспасіана в битві при Бедріаці і всі легіони імперії, серед них бунтівний XVI Галльський, присягають на вірність імператорові Веспасіану. Тоді ж, у 69 р., дізнавшись про нестабільність в імперії та послаблення військової присутності римлян у віддалених провінціях, піднімає повстання германське плем’я батавів. Експедиційний корпус, що складався з ослаблених частин V i XV легіонів, у битві в Новіомагу був розбитий, а взимку 69-70 рр. потрапив в облогу в місті Кастр Ветере.

Хоча XVI Галльський спільно з I Германським і XXII Первородним легіонами намагались врятувати обложені V i XV легіони, але тієї зими через нестачу запасів Кастр Ветере впав і всі його захисники були перебиті, попри те, що спочатку батави обіцяли їм життя у випадку добровільної капітуляції. Пізніше I Германський і XVI Галльський легіони здалися в Бонні. Також капітулював IV Македонський легіон.

Важливу роль у поразці відіграла нестача сил і постачання, адже незадовго до повстання легіони втратили 1/2 через діяльність бунтівного легата Вітеллія.

Так завершило своє існування ціле покоління легіонів. Втім, I Германському і XVI Галльському пощастило більше, ніж їхнім колегам. Після приходу армії Веспасіана і придушення повстання батавів, XVI Галльський був розформований і з його ветеранів створено XVI Стійкий легіон Флавія – це стало переродженням XVI Галльського.