Високі льотно-тактичні дані штурмовика Іл-10, його здатність в період ухвалення на озброєння і бойової роботи на фронтах Великої Вітчизняної війни вести активний повітряний бій з винищувачами супротивника визначили початок проектних робіт по ще швидкіснішому і маневренішому штурмовику Іл-16 полегшеного типу, які розвернулися в 1944 р., практично відразу ж після завершення державних випробувань Іл-10.Штурмовик Іл-16 проектувався під новий двигун рідинного охолоджування М-43НВ із злітною потужністю 1691 квт (2300 к. с.), створений в ОКБ А. А. Мікуліна. По своїй схемі, аеродинамічній і конструктивній компоновці Іл-16 був практично однаковий з літаком Іл-10, але мав декілька менші в порівнянні з ним геометричні розміри і масу. У поєднанні з могутнішим двигуном це повинно було забезпечити новому штурмовику максимальну розрахункову швидкість 625 км/год. Міцність конструкції літака Іл-16 дозволила йому виконувати всі фігури вищого пілотажу.Схема бронювання літака Іл-16 зберігалася практично такий же, як і на Іл-10, але товщина листів броні бічних стінок капота двигуна і бічних стінок кабіни пілота і стрільця була зменшена. Крім того, збільшилася площа незаброньованої верхньої передньої частини бронекорпусу.Стрілецько-артилерійське поступальне озброєння літака складалося з двох гармат НС-23 із загальним боєзапасом 280 снарядів і двох кулеметів ШКАС, які мали 1400 патронів. Як і на всіх попередніх штурмовиках С. В. Іллюшина, ця зброя встановлювалася у відокремлених частинах крила. Передбачалося, що Іл-16 матиме нормальний бомбовий вантаж 200 КР і максимальний 400 кг з розміщенням бомб як усередині літака в двох відсіках, обладнаних в центроплані крила справа і зліва від бронекорпусу, так і зовні на утримувачах зовнішньої підвіски. Проте в процесі подальшого проектного опрацьовування літака його нормальний бомбовий вантаж збільшився до 400 кг, а максимальний - до 500 кг Задню півсферу Іл-16 захищала рухома гармата УБ-20 з боєзапасом 150 снарядів і десять авіаційних гранат АГ-2.Таким чином, за своїми проектними даними штурмовик Іл-16 мав практично однакову з Іл-10 потужність наступального і оборонного озброєння, але значно перевершував свого попередника по швидкісних і маневрених характеристиках. Відповідно і бойова ефективність Іл-16 повинна була стати значно вищою. Такий штурмовик був потрібний фронту, і ще до проведення льотних випробувань дослідного літака Іл-16 почалася підготовка до його серійного виробництва.На початку 1945 р. серійний завод завершив споруду дослідного літака Іл-16, і льотчик-випробувач В. К. Коккінакі зробив на нім перший політ. З'ясувалося, що при такому могутньому двигуні реактивний момент повітряного гвинта і короткий хвіст сильно позначаються на подовжній стійкості літака. Для її поліпшення на 500 мм подовжили відокремлену хвостову частину фюзеляжу, збільшили площу вертикального оперення, а на кермі напряму поставили тріммер. Допрацьований літак став в повітрі стійкіший і краще керований. Проте льотні випробування Іл-16 затягнулися із-за недоліків двигуна М-43НВ. Довести двигун М-43НВ до необхідного стану не вдалося, і літом 1946 р. роботи по літаку Іл-16 припинили.