美国东部时间2月11日上午10点30分（北京时间2月11日23点30分），美国国家科学基金会（NSF）召集了来自加州理工学院、麻省理工学院及美国激光干涉引力波天文台（LIGO）团队的科学家在华盛顿特区国家媒体中心宣布：人类首次直接探测到了引力波。这次探测到的引力波是由13亿光年外的两颗黑洞在合并的最后阶段产生的。两颗黑洞的初始质量分别为29颗太阳和36颗太阳，合并成了一颗62倍太阳质量高速旋转的黑洞，亏损的质量以强大引力波的形式释放到宇宙空间，经过13亿年的漫长旅行，终于抵达了地球，被美国“激光干涉引力波天文台”（LIGO）的两台孪生引力波探测器探测到。引力波天文学将是继传统电磁波天文学、宇宙线天文学和中微子天文学之后，人类认识宇宙的全新窗口，必将引发一场天文学的革命。（腾讯太空 桂林）
日本第六个X射线系列任务--太空望远镜“瞳”发射于2016年2月17日，然而在升空后仅一个多月，“瞳”在北京时间3月26日上午9时42分左右遭遇解体事件，并观测到五块碎片。5月底，日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）在事故检证委员会上提交的报告称，已查明X射线天文望远镜“瞳”故障原因。3月底，“瞳”的姿势控制系统发生故障。为了修复异常姿势，工作人员提前向卫星输送了喷射引擎的指令，但输入的正负数值有误，导致引擎异常喷射，机体开始高速旋转。最后太阳能电池面板破损而无法继续运行。“瞳”原计划在太空直接观测无法到达地球表面的X射线，研究星系团、黑洞、超新星等演化过程，通过高分辨率、高容量光谱学（超过0.3~600千伏能程的中等空间分辨率）研究高能宇宙的物理学，有望为宇宙的大尺度结构及演化，强引力场中物质的运动，星系团里暗物质分布等研究提供突破性成果。“瞳”包括发射在内的研发费用约合2.7亿美元，它的解体也给科学界造成了非常大损失。
图为凯利与科尔尼延科在国际空间站庆祝在太空驻留300天。
北京时间3月2日中午12时26分，在太空连续飞行了340天的美国宇航员斯科特·凯利 (Scott Kelly) 与俄罗斯宇航员米哈伊尔·科尔尼延科 (Mikhail Kornienko) 乘坐联盟TM-18M飞船成功返回地球。这也是国际空间站组建以来，连续飞行时间最长的一次任务。2015年3月28日，凯利与科尔尼延科乘坐联盟TMA-16M飞船从拜科努尔出发，前往国际空间站。以目前的技术，人类从地球前往火星至少需要9个月的时间，而凯利与科尔尼延科为期一年的太空任务即是为将来人类前往火星提供支持。凯利的双胞胎哥哥、宇航员马克·凯利（Mark Kelly）在地球表面参与了这次任务的对比实验。为帮助研究人员获取人体生理信息，美国宇航局通过对比这对遗传基因相同的双胞胎兄弟，研究长期太空飞行对人体都有哪些影响，这也是人类首次完成此类双胞胎对比实验。比较有趣的是，由于时间膨胀的影响，在太空飞行一年的凯利已经比马克年轻了一丁点。在空间站停留6个月，宇航员会比地球表面的人年轻0.007秒。
北京时间4月9日凌晨4时52分（美国东部时间4月8日下午4时52分），美国太空探索技术公司（SpaceX）成功在大西洋上回收猎鹰9号一级火箭，这也是人类历史上首次在海上实现火箭回收。这次成功证明海上回收火箭技术是可行的，人类距离掌握商用火箭复用技术也更近了一步。SpaceX在2016年一共进行了7次发射，火箭一级回收进入常态化，每次发射任务后都有回收，尽管有些回收不成功，7次发射完成火箭回收5次。传统航天企业如美国波音、洛克希德·马丁公司合资的联合发射联盟（ULA）因其高昂的发射价格，商业份额进一步被SpaceX这样的新兴航天私企蚕食。
2016年5月9日，地球上的人们迎来了“水星凌日”奇妙天象。本次水星凌日最佳观测地点位于北美洲东海岸、南美洲大部分以及西欧，这些地方在水星凌日的全过程中都恰好是白天，而非洲、东欧及亚洲大部分地区，日落时分才能看到。本次水星凌日在我国东部地区不可见，西部地区可见部分过程。
水星凌日是一种难得的天文现象。当水星运行至地球和太阳之间，如果三者能够连成直线，便会产生水星凌日现象。观测时会发现一黑色小圆点横向穿过太阳圆面，黑色小圆点就是水星的投影。平均每百年出现十三次水星凌日的现象。上一次水星凌日出现在2006年11月8日，而我国下次能直接观测到要等到2032年。
这张图是朱诺号拍摄的木星南极，展现了该区域惊人风暴。
美国当地时间7月4日，NASA召开新闻发布会，宣布已在太空飞行4年11个月的“朱诺”号成功进入木星轨道，这是自2003年“伽利略”号结束木星探测任务以后，13年来首颗绕木星工作的探测器。在被木星引力俘获后，朱诺号进入一个环绕周期为53.5天的大椭圆轨道上，轨道最低点距离木星云层顶端不足5000公里，人类首次在如此近距离之下获取木星云层高清晰图像。按照原计划，朱诺号会在10月19日进行轨道调整，进入一个环绕周期为14天的椭圆轨道，之后便开始完全展开科学探测任务。但因探测器发动机出现故障，朱诺号不得不推迟进行轨道调整，目前朱诺号依旧在最初的53天一圈的轨道上工作。按照目前计划，朱诺或将进入14天绕木星一圈的轨道上，21天绕一圈的轨道也被考虑中。
