月24日，那次他作为发现号航天飞机第十五次任务的指令长进入太空。在这次为期3天的任务中，马丁利与他的4人机组从货舱中释放了一颗军事用途的搭载。
太空飞行经历.阿波罗16号是阿波罗计划中的第六次载人登月任务。机组成员包括：指令长约翰·杨、指令舱驾驶员肯·马丁利和登月舱驾驶员查尔斯·杜克。阿波罗16号的任务是：在着陆地（笛卡尔环形山）附近收集月面高处岩本，同时使用搭载在指令舱“卡斯帕”号上的科学仪器在月球轨道上对月球表面赤道附近环带进行影像学及几何学的测绘。在月球赤道上和月地之间，一共