因此，他未能成为这次传奇性任务中的一员。但马丁利在营救被困的阿波罗13号乘员中提供了帮助，他帮助给出了返回过程中的能量节约方案。最终，马丁利作为的指令舱飞行员参加了阿波罗16号任务。阿波罗16号的发射时间是1972年4月16日，搭载的三名乘员为：指令长约翰·杨、登月舱驾驶员查尔斯·杜克和指令舱驾驶员肯·马丁利。约翰和查尔斯在月球表面上进行了3天的考察，与此同时，马丁利在距离月球表面100公里的轨道上使用指令舱搭载的仪器对月球表面赤道附近环带进行了影像学及几何学的测绘。在他返回地球后，马丁利作为宇航员主管供职