M16A4：现在作为美国海军陆战队的前线标准装备及部份美国陆军前线装备，它是将枪械与火控系统分别进行模块化来设计的。取消了之前的固定携带式提把以及金属照门的组合，而是以MIL-STD-1913皮卡汀尼导轨及可拆式提把取代之。这个型号仍然沿用了M16A2的三发点射模式。
麦克纳马拉在1963年1月命令M14停止生产。11月，陆军订购了85,000支XM16E1作为实验用途提供部队试用，而空军另外订购了19,000支。同时，陆军正在进行另一项计划，轻武器系统（SAWS），目标是近期适合一般陆军使用的武器。他们强烈建议立即采用这种武器，这其实是变相抵制AR-15。1963年末，空军正式接收第一批XM16，在当时已经有非正式地称呼这种枪为M16。1964年2月，空军将AR-15正式命名为美国5.56毫米口径M16步枪。空军的M16与陆军的XM16E1是不同的，在接下来会说到，后者具有复进助推器。空军的M16只是对AR-15进行小改动。
M16已证明它的可靠性能够达到使用要求。在1967年年末，当部队被要求的时候，只会拿他们的M16来换取XM177。
使用情况：
M16A3：M16A2的全自动改型，于M16A2刚问世的时候被采购，数量不多，主要用于美国海军。它具有Safe-Semi-Auto（S-1-F）快慢机，就像M16A1一样。
M90A3：M16A3的全自动改型主要用于城市近距离突击用：现为以色列特种突击队使用。是以色列军用开发部2011年开发制造。
研制历程：
柯尔特进一步完善了AR-15的设计，并开始向军方高层发起游说工作。美国陆军在1962年、1963年两次复试AR-15，两次都否定AR-15。但是经过努力，国防部决定对AR-15和M14进行一次效费比试验。试验记录证明AR-15确实胜过M14。
型号演变：
XM16E1和M16A1：陆军的原型版本，XM16E1，和M16本质上是一样的，除了增加了复进助推器之外。M16A1是第一种最终化生产型。为了解决在XM16E1测试中暴露出来的问题，一种“鸟笼”消焰器取代了XM16E1的三瓣式消焰器。
M16A2：M16A2的新特性给原本的M16增加了重量和复杂度，而且取消了全自动模式。当新的型号被认为更精确的时候，更重的子弹也带来了更弯曲的弹道曲线，从而使得距离估量的准确性要求更加高。
M16是世界上最普遍生产的5.56x45毫米步枪。当前，M16／M4系统在15个北约国家和全世界80多个国家使用。美国和加拿大（迪玛科C7）总共生产了8000000支枪，大概有90%还在使用。
在美国，M16主要用来替换M14自动步枪步枪以及M1卡宾枪来作为标准步兵武器，以及某些情况下白朗宁自动步枪的替代。M14还会继续服役，只不过不会作为主要武器。它被作为狙击步枪，以及“精确射手”步枪使用，主要用于提供远程支援火力。
AR-15于1962年被划分为军用武器，随即更名为M16，最初分发到美国空军。美国陆军使用的AR15步枪在经历越战检验后得到了改进，于1967年发展成为M16A1。M16和M16A1的主要区别是M16A1的枪栓的右侧有锯齿并且有向前辅助部件，突出于机匣上方，如果复进弹簧失效可以强制枪栓归位。当有污垢的子弹或枪膛产生很大的摩擦阻力时，射手可以借助向前辅助部件关闭枪栓。M16A1为M16系列中装备美国陆军的主要型号。
结构特点：
M16使用直接推动机框的直接导推式原理，枪管中的高压气体从导气孔通过导气管直接推动机框，而不是进入独立活塞室驱动活塞。高压气体直接进入枪栓后方机框里的一个内室，将机框带动枪机后退。这使得单独的活塞室和活塞不再必要，从而减少了移动部件的数量。在快速射击中这也通过保持往返运动的部件与枪膛在同一直线上而提供更好的性能。
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