Z16次列车是一列直达特快列车，始发站是哈尔滨站，终点站是北京站。全程距离1249千米，运行时间10小时4分

2004年，铁道部实施铁路第五次大提速，使得列车运行速度普遍提升，具备了开行夕发朝至的直达特快列车的条件。后者是首次实行一机牵引、单司机值乘、长途列车中途换班的运行方式，全程点对点直达2。同年4月18日，铁道部正式开行首批19对直达特快列车，主要范围是京沪、京哈等铁路干线，其中Z15/16次列车成为北京至哈尔滨之间的首趟直达特快列车，乘务由哈尔滨铁路局哈尔滨客运段担当。该列车的全程运行为10小时35分，比原来特快列车压缩近2小时34。

在列车开行的前一个半月时间内，其上座率一直保持在90%以上，形成了与航空运输竞争的的良性局面5。同时，为了配合列车的开行，并致力于打造成品牌列车，黑龙江省委宣传部与哈尔滨铁路局共同组织开展了该列车的冠名征集活动。此项冠名征集为社会公益性活动，不接受商业性冠名6。2004年10月8日，在对全部推荐名称进行了两轮的集中审阅和讨论后，最终确定“腾龙号”为该次列车冠名名称。

自2008年4月18日起，在铁路实施第六次大提速后，Z15/16次列车的单程运行时间进一步降低至9小时44分，较原图压缩近1小时4分钟。

2017年4月30日起，由于哈尔滨站改造，Z16次调整为哈尔滨东站始发，并增加哈尔滨西站停站。同年7月1日，Z15/16次列车改在哈尔滨西站始发终到。

Z15/16次列车自开行起便采用新造的DC600V机车直供电中国铁路25T型客车，采取18辆编组，其中软卧16节、高级软卧及餐车各1辆，定员608人列车上设有酒吧、等离子电视、运行时刻表、感应门等设施；高级软卧车厢还备有自动擦鞋机、包厢独立卫生间及沙发等高档设施，为当时中国铁路最先进的列车

Z15/16次列车在开行初期全程使用配属中国铁路沈阳局集团有限公司沈阳机务段的韶山9型电力机车单机车、单司机直达。自2011年起，则使用由中国铁路哈尔滨局集团有限公司三棵树机务段向中国铁路西安局集团有限公司引进的东风11G型内燃机车担当牵引任务，以满足供电制式为AC380V的客车直供电需求。