1972年4月阿波罗16号飞船登月时，查尔斯·杜克是登月舱驾驶员，同时负责通信、电子和环境方面的工作。4月的日杜克与指令长约翰·扬踏上月球高地，他的任务是观测和研究月面的地貌特征，采集月球岩石标本。他穿着70多千克重的月球服。背着许多科学仪器，加上体重，共有180千克。由于月球引力只有地球的1/6，加之他有2000小时的地面训练，走起路来一跳一跳的，身轻如燕。他好奇地纵身一跳，竟身不由已地仰面一跤，虽没有摔伤，可虚惊了一场。杜克与指令长驾驶月球车在月面行驶27千米。搜集月球标本95千克。杜克创造了在月面逗留两天23小时2分钟的最高记录。他在离开月面时，还把他全家的合影留在了月面上。
杜克原立志成为一名水兵，中学毕业后考入海军学院，但由于晕船，毕业后进空军当了二名战斗机驾驶员，后又人麻省理工学院深造。1905年选为宇航员。除进行其它训练外，他学习了月球地质、天文和自动化仪表等多种科学知识。
1983年3月，杜克来中国访问，介绍了他那充满神奇色彩的月宫之行，还给北京青年写了一封热情洋溢的信，信中说：我十分荣幸地写出下面的话与大家共勉；我知道你们的精力正在用于各科学业的学习，我愿鼓励大家取得很好的成绩。无论你们将采从事什么职业，好的教育是十分重要的。我所受到的教育使我得以参加伟大的探险。
