美國5.56mm口徑M16槍族的研製是始於美國陸軍的作戰研究辦公室(Operations Research Office,簡稱ORO)的一項研究,ORO於1948年9月在約翰斯·霍浦金斯大學創立,其目的是進行提高軍事作戰能力的相關研究,它的第一個研究項目是如何才能設計出防護性能更好的戰鬥防彈衣。ORO通過詢問參加過韓戰的士兵開始了他們的研究項目,第602步兵團接受詢問的士兵中有大約87%的士兵表示:受地形及其他環境因素的制約,他們的射擊目標的距離有95%是在300碼以內,許多士兵更說他們所射殺的敵人都在100米以內。研究中也發現不經過瞄準的條件反射式射擊和通過瞄準的射擊同樣可以將敵人擊傷或殺死。根據這些研究結果,ORO認為.22口徑步槍發射能控制散布形式的成群射彈在300米射程內有相當理想的效果。值得注意的是,這項研究是在陸軍軍械署人員和英國軍械人員為了.28和.30口徑子彈的優劣吵得不可開交時秘密進行的。ORO的研究結果實際上跟德國人1939年研製的7.92mm×33短彈的原理相同。根據這些研究結果,軍械署於1953年至1957年之間實施了“齊射計畫”(SALVO)。
在實施“齊射計畫”期間,一些創新的設計出現了:如同時射出兩個彈頭的雙頭彈,埃利·哈維(Earle Harvey)所設計的通過改變彈頭形狀而使彈道發生變化的設計等。“齊射計畫”在1957年作出總結,大陸軍團司令部(Continental Army Command,簡稱CONARC)提出讓溫徹斯特公司(Winchester Repeating Arms)和仙童公司(Fairchild Engine and Airplane Corporation)的阿瑪萊特公司分部研製.22口徑的步槍。
柯爾特公司把公司未來命運的賭注押在了AR-15身上,發起一次更大膽的攻勢。首先,柯爾特公司開始攻擊M14步槍,然後,柯爾特公司嘗試影響國防部的其他高層官員。第一個被說服的高官就是柯蒂斯·E·李梅(Curtis LeMay)將軍,當時的空軍副參謀長。在1960年6月4日,看過AR-15示範後的李梅將軍確定採購8500支步槍以替換戰略空軍司令部崗哨所裝備的M2卡賓槍。柯爾特公司同樣去影響遠景研究規劃局(Advanced Research Projects Agency,ARPA)。ARPA認為AR-15很適合,在1962年初夏為南越軍隊採購了1000支步槍。在實戰測試期間,為南越軍的美國軍事顧問提交了有關AR-15在實戰中表現的一些報告:
一個由國會組成的委員會於1967年5月15日開始著手調查有關的問題,首席代表是密蘇里州的民主黨員理察·伊薩霍特(Richard Ichord)。在本寧堡營和彭德爾頓營進行測試觀察M16的故障,並直接專程前往越南評定問題,調查委員會在1967年6月下旬提交報告,陳述“看上去所謂問題重重的M16其實是一支非常優秀的步槍,其在套用中發現的種種問題均由部隊內部管理不善所致。”但抽殼困難和射速的問題是由設計的缺陷引起。為了解決設計中的一些問題,AR-15所使用的M193彈藥中易引起殘留物的含鈣元素的碳酸鹽的含量由原來的1%減少到0.25%,這樣就使M16導氣管的堵塞現象減少了一半,抽殼困難的現象也得到了解決。再研製一種新的較重的緩衝裝置能把射速降低至正常狀態,設計一種維護工具以及新槍托,使清潔工具能貯存於步槍內。最後,還要制訂一項關於“應該如何正確地維護M16”的龐大訓練計畫並印製一份連環漫畫式的步槍維護手冊,這是關於操作性問題的最終解決方法。而下一個最迫切的問題,是如何把更多的步槍交到正需要它們的步兵團的手上。於是又增加了兩個承包商,哈靈頓與理查森公司(Harrington & Richardson)和通用汽車公司的Hydramatic分部(Hydramatic Division of General Motors Corporation)都獲得了M16/M16A1的生產契約。在操作性能和生產問題上所作的努力,使得M16/M16A1的運作開始變得相當可靠了。
在巴拿馬、波斯灣和索馬里的軍事衝突之後,又出現了一種比較短的M16A2型號。柯爾特公司的工程師把槍管弄短至16英寸,槍管上增加了一個縮頸用以掛裝M203榴彈發射器,早期XM177系列的伸縮槍托。他們也在一個子變體上設計了一個新的機匣蓋以安裝模組化的瞄準系統。在1994年8月,所有的改進都被採用,美國5.56mm北大西洋公約組織口徑M4卡賓槍(The United States Carbine, Caliber 5.56mm NATO, M4)採用新槍管和伸縮槍托,儘管新的模組化機匣已經生產了,但首先裝備的M4仍然是帶瞄具提把的標準M16A2機匣,M4的射擊方式為半自動和三發點射。美國5.56mm北大西洋公約組織口徑M4A1卡賓槍(The United States Carbine, Caliber 5.56mm NATO, M4A1)採用新槍管和伸縮槍托以及新的機匣蓋以安裝多種瞄準裝置,包括夜視瞄具和紅外雷射瞄具,或安裝在可卸提把上的標準瞄具,M4A1能進行全自動射擊,像M16A1。M4和M4A1由柯爾特公司和大毒蛇公司(Bushmaster Arms)生產。後來,軍隊又得到M16A3和M16A4。M16A3和M16A4都和M16A2一樣,但是兩者均有模組化機匣蓋。M16A3能全自動射擊,像M16A1,而M16A4則使用M16A2的三發點射裝置。另外,也因應模組化機匣蓋研製了幾種類型的光學瞄準裝置。新的瞄準裝置包括近距離戰鬥用的“紅點”瞄準鏡,很像民間的IPSC類比賽用的快速瞄準鏡,另外還有使用紅外熱成像的瞄準鏡,在夜晚通過人體的熱量顯示目標。
槍族的套用
M16全面配發到部隊後首次在戰鬥中登場是在1965年11月越南Ia Drang山谷中的戰鬥,而且表現得相當好。哈洛德·G·摩爾·朱利奧爾(Harold G. Moore Junior)中校(後升為中將)在報告中寫道: