Het FAT16-bestandssysteem wordt veel gebruikt in besturingssystemen die compatibel zijn met DOS (DR-DOS, MS-DOS, PC-DOS enz.), Windows 95/98/ME, Windows NT/2000/XP, en wordt ondersteund door de meeste andere besturingssystemen.
Het FAT16-systeem omvat de bestandstoewijzingstabel (file allocation table – FAT) en clusters. Voor een hogere veiligheid bestaan er meerdere kopieën van de FAT (meestal 2).
Een cluster is de kleinste eenheid voor gegevensopslag in het FAT16-bestandssysteem. Eén cluster bevat een vast aantal sectoren, dat altijd gelijk is aan een macht van twee. Het maximale aantal clusters is 65525 en ze hebben een grootte van 4-32 kB, waardoor de kleinste werkelijk adresseerbare eenheid 8 sectoren is. Het clusteradres is 16-bits. Hoe groter de betreffende schijf, hoe groter de clusters, aangezien bij dit bestandssysteem het aantal adressen beperkt is tot 216. De maximale grootte van het FAT16-bestandssysteem is 4 GB. De meeste besturingssystemen werken onjuist met clusters van 128 sectoren, daarom kan FAT16 maximaal 2 GB adresseren.
In de FAT wordt informatie opgeslagen over welke clusters vrij, toegewezen of defect zijn en welke bestanden in welke clusters zijn opgeslagen.