Das Dateisystem FAT16 wird häufig in DOS-kompatiblen Betriebssystemen (DR-DOS, MS-DOS, PC-DOS usw.), Windows 95/98/ME, Windows NT/2000/XP verwendet und von den meisten anderen Betriebssystemen unterstützt.
Zum FAT16-System gehören die Dateizuordnungstabelle (file allocation table – FAT) und Cluster. Aus Gründen der höheren Sicherheit gibt es mehrere Kopien der FAT (in der Regel 2).
Ein Cluster ist die kleinste Einheit zur Datenspeicherung im Dateisystem FAT16. Ein Cluster enthält eine feste Anzahl von Sektoren, die immer einer Zweierpotenz entspricht. Die maximale Anzahl von Clustern beträgt 65525 und sie haben eine Größe von 4–32 kB, sodass die kleinste tatsächlich adressierbare Einheit 8 Sektoren beträgt. Die Clusteradresse ist 16-bitig. Je größer der jeweilige Datenträger ist, desto größer sind die Cluster, da bei diesem Dateisystem die Anzahl der Adressen auf 216 begrenzt ist. Die maximale Größe des Dateisystems FAT16 beträgt 4 GB. Die meisten Betriebssysteme arbeiten mit 128-Sektoren-Clustern fehlerhaft, daher kann FAT16 maximal 2 GB adressieren.
In der FAT werden Informationen darüber gespeichert, welche Cluster frei, zugewiesen oder fehlerhaft sind und welche Dateien in welchen Clustern gespeichert sind.