Faits : A. Par jugement du 9 mars 2015, le Tribunal de police de la République et canton de Genève a reconnu X._ coupable de rixe et A._ d'agression. Tous les deux ont été condamnés à une peine pécuniaire de trente jours-amende à 30 fr. le jour, avec sursis durant trois ans. Dans le cadre de la même procédure, B._ a été reconnu coupable de lésions corporelles simples avec un objet dangereux au préjudice de C._ et condamné à une peine pécuniaire de quarante-cinq jours-amende à 30 fr. le jour. B. Par arrêt du 27 avril 2016, la Chambre pénale d'appel et de révision de la Cour de justice de la République et canton de Genève a, d'une part, rejeté l'appel de X._ ainsi que l'appel joint de C._ formés contre le jugement du Tribunal de police et les a condamnés aux frais d'appel. En revanche, elle a admis l'appel d'A._ et l'a acquitté. L a cour cantonale a retenu en substance les faits suivants: Le 21 juillet 2011 vers 0h45, à Genève, une bagarre a opposé B._, A._ et une tierce personne non identifiée à C._ et son fils X._. Importuné par le bruit, alors qu'il arrosait des plantes depuis son balcon, C._ a été insulté par ses interlocuteurs postés dans la rue, lorsqu'il leur a demandé de baisser la musique. Il est sorti de son appartement et s'est dirigé vers eux. Après un échange d'insultes, B._ a notamment frappé C._ au visage avec la boucle de sa ceinture. Afin de défendre son père, X._, qui s'était joint à la bagarre dans l'intervalle, s'en est pris, entre autres, à B._ en lui donnant des coups de poing au visage et plusieurs coups de pied lorsqu'il gisait au sol. Deux correspondantes de nuit de la Commune de Vernier, D._ et E._, qui patrouillaient à proximité des lieux, ont observé la fin de la scène et sont intervenues afin d'arrêter la bagarre. Elles ont ensuite appelé les secours. C. X._ forme un recours en matière pénale au Tribunal fédéral contre l'arrêt cantonal. Principalement, il conclut avec suite de frais et dépens, à son acquittement de l'infraction de rixe, en application de l'art. 133 al. 2 CP. Subsidiairement, il conclut à ce que la cause soit renvoyée à l'autorité cantonale pour une nouvelle décision dans le sens des considérants. Il sollicite également l'assistance judiciaire.