Det har vært flere forskjellige kortere M16-varianter gjennom tidene, for eksempel XM-177 og CAR-15 fra 1960-tallet. På begynnelsen av 1990-tallet bestemte den amerikanske hæren seg for å kjøpe inn et våpen som skulle erstatte pistoler og maskinpistolen M3 med noe kraftigere. M4 ble produsert av Colt og ble først gitt til US Army Rangers. I 1999 fikk marinekorpsets oppklaringsavdelinger også M4.