因为以往的CAR-15的有效射程都比力低，起点弹道性能不不变，1988年由柯尔特公司受命于美国陆军部，在陆军部与海军陆战队结合参与下研造新型的M16卡宾枪。柯尔特公司的工程师把枪管弄短至14.5英寸(370mm)，枪管上增加了一个缩颈用以挂拆M203榴弹发射器，摘用伸缩枪托，射击体例为半主动和三发点射，护木内摘用了双层的铝造隔热屏。那种新型卡宾枪的柯尔特公司产物编号为Model 720，在1991年3月军朴直式定型并定名为“美国5.56mm北大西洋公约组织口径M4卡宾枪”(The United States Carbine, Caliber 5.56mm NATO, M4)。因为M4和M16A2十分类似，事实上它们有80%的零件能够互换，因而最后也称为M16A2卡宾枪。M4起首配备82空降师，用于替代M16A1/A2步枪、M3冲锋枪和车辆驾驶员利用的部门9mm手枪，1994年正式列拆。柯尔特公司又为海军研造了一种射击体例为半主动和全主动的Model 727，除射击体例外其他与M4完全一样，因而有些人称Model 727为M4加强型(M4 except)或海军型M4。
BUSHMASTER公司消费的M4A1，16英寸枪管，半主动 。是一位网友丁丁的合法玩具（美国就有那个益处啊)
然后柯尔特公司又研造了一种M4的子变体，次要是设想了一种新的平顶型机匣盖以安拆模块化的对准系统。在1994年8月，那项改进被军方摘纳，并把那种平顶型M4正式定名为“美国5.56mm北大西洋公约组织口径M4A1卡宾枪”(The United States Carbine, Caliber 5.56mm NATO, M4A1)，柯尔特公司编号Model 927。M4A1的次要改进是把本来的固定式提把改为能够安拆差别对准安装的M1913导轨——即平顶型机匣，此外M4A1的射击体例是半主动和全主动，就像M16A1。
M4/M4A1卡宾枪在美国的特种做战队伍中退役，特殊是美国陆军的游马队、海军陆战队的武力侦查队和海军的海豹突击队等等。因为M4/M4A1射程远杀伤力大而构造又比力紧凑，也遭到其他做战队伍及非一线做战人员的钟爱。从1997年11月起，美军陆军正式配备M4/M4A1卡宾枪，到1999岁尾全数现役队伍换拆M4/M4A1，而本来的M16A2则转交筹办役队伍和海岸防御队。不外虽然平顶型机匣早已投产，但起首配备的M4仍然是带瞄具提把的原则M16A2机匣。M4和M4A1次要由柯尔特公司和大毒蛇公司(Bushmaster Arms)消费，此外M4/M4A1也被一些执法机构所摘用。如今柯尔特公司销售的M4/M4A1的名称已经改为RO777、779、977和979。别的民间也呈现一些民用型的M4/M4A1，有半主动也有全主动，但为契合相关律例，枪管长度一般都在16英寸或以上。