采用了加厚的枪管。厚枪管对于因操作不当引起的损害更加耐久，而且它也减缓了连续射击时的过热，适合持续射击。有别于从头到尾都很厚的传统精确射击用“公牛”枪管以及重枪管，M16A2的枪管只有护木之前的部分比较厚。护木下的枪管部分和M16A1相同，以兼容M203榴弹发射器。M16全枪长40英吋（1.02米），当中其标准枪管长20英寸（508毫米）。斯通纳在AR-10原型枪上试验了薄钢枪管衬套并加以铝质隔热屏以减轻重量。但是在春田兵工厂的一次测试中一根枪管发生了爆裂。M16利用直接导推式原理，从导气孔进入的高压气