M16是美國軍方給由阿瑪萊特AR-15發展而來的步槍家族所指定的代號，是一款突擊步槍，使用北約標準的5.56毫米口徑彈藥。M16曾是1967年以來美國陸軍使用的主要步兵輕武器，亦於北約15個國家使用，更是同口徑槍械中生產最多的一個型號。
M16是一支輕巧的5.56毫米風冷氣動彈匣供彈步槍，具有通過導氣管由高壓氣體直接推動機框操作啟動的轉動式槍機，由鋼，鋁以及複合塑料製成。
M16主要分為三代。第一代是1960年代配備的M16和M16A1，使用美軍M193／M196子彈，能以半自動或全自動模式射擊。第二代是1980年代開始配發到軍中的M16A2，發射比利時SS109子彈（北約5.56毫米口徑標準彈藥，美軍制式M855／M856子彈）。M16A2可半自動射擊，也可以以最多3發連發的點射射擊方式來射擊。射擊模式是由槍枝一側的選擇開關決定的。最後，M16A4成為21世紀初美伊戰爭中美國海軍陸戰隊的標準裝備，也逐步取代了之前的M16A2。在美軍中，M16A4與M4卡賓槍的結合使用仍在逐步取代現有的M16A2。M16A4具有配備護木的四個皮可汀尼滑軌，可以使用光學瞄準鏡，夜視鏡，激光瞄準器，前握把或戰術手電筒。
除了早期一些毛病之外，M16逐漸成為成熟而可靠的武器系統。它主要由柯爾特以及Fabrique Nationale製造，而世界上很多國家都生產過其改型。其半自動版本AR-15，是由少數大生產商生產的，並加以許多細小的改進，從而成為美國流行的民用槍械之一。
M16的發展在1950年代由軍方主導，1960年代在越南進行了一次很成功的實戰測試。1964年M16正式在美國空軍採用。許多M16的改進版本陸續進行了實戰測試，成功產生了M16A1。M16A1僅僅是基於M16應軍方要求加上了一個復進助推器。它從1967年到1980年代一直都是美國陸軍的主要步兵輕武器，直到被M16A2取代。M16A2如今反過來又由M16A4取代，後者採用了為M4卡賓槍開發的模組化“平頂”型機匣。該武器的最初版本仍然有庫存，主要供留用，並給美國國民警衛隊以及空軍使用。M16A3是M16A2的改良型，主要在美國海軍使用。
在1948年，軍方資助設立的民間研究機構作戰研究室，模仿英國的同類作戰研究所。他們最初的一個工作ALCLAD項目是研究防彈背心．很快他們得出結論：他們需要知道更多關於戰場傷亡的事情，以提出合理的建議。之後，他們分析了兩次世界大戰中超過三百萬份的戰場傷亡報告。基於對這些報告的分析，他們在接下來的幾年內發表了一系列的報告。
他們的基本結論是絕大部分的戰鬥發生在近距離。在一個高度機動化的戰爭裡，部隊戰鬥形式以遭遇戰為主，此時擁有更強火力的那一方將會獲勝。他們也發現在戰鬥中被擊中的概率是隨機的，也就是說，精確瞄準沒有太大意義，因為目標不再是原地不動的了。最準確的傷亡率指標就是總共發射的子彈數量。他們的結論是建議步兵裝備全自動的步槍，以增加開火的機率。但是，這種武器同時也會大大增加彈藥消耗。為了讓一個步兵有足夠的彈藥來支撐一場戰鬥，他們需要使用一些輕巧得多的武器裝備。值得注意的是，這項研究是在美國和英國為了0.28和0.30口徑子彈的優劣爭論不休的時候祕密進行的。
由於所有這些原因，現有的步槍很難適應現實世界的戰鬥。雖然新的T44（M14自動步槍的前身）看上去能夠增加發射速率，但是它沉重的彈藥箱使得單兵彈藥攜行量成為一個很大的問題。此外，這種槍的長度和重量都使它不適合短距離的戰鬥。因此一種更小更輕的武器需要能夠更快投入使用。
這些努力引起了美國陸軍軍械部小型軍火研究與發展主任瑞納·斯塔德勒的注意，他對於民間研究機構涉足他的範圍感到不滿。陸軍軍械部這時開始了對由春田兵工廠為T25發展的大威力子彈的支持，而此時T44還沒有出現。最後，他要求阿伯丁靶場提交一份關於小口徑武器的報告。
但是，當瑞納指派的主要研究者唐納德·赫爾發現0.22英寸（5.59毫米）的子彈與比它更大的子彈在大多數戰鬥中性能相同時，這個計劃出現了意外。當一個武器可能因為低後坐力而具有更高的射速時，將造成更大傷亡。唐納德·赫爾的同事，尤其是威廉姆斯·C·小戴維斯和G·A·加斯塔夫生，開始對一系列的試驗性0.224英寸（5.69毫米）子彈進行研究。1955年，他們要求增加研究預算的請求被否決。
同時，美國陸軍一個新的研究項目，也就是SALVO（齊射），是為了找到一種符合現實戰鬥需要的武器而設立的。在1953到1957年之前的兩期計劃裡，SALVO逐漸發現如果一種武器能連發射擊將4發子彈散佈20英寸（0.5米）見方的範圍內，那麼它的命中率將是現有半自動武器的兩倍。
在第二期計劃SALVO II裡，測試了幾種試驗概念性武器。AAI的愛爾文·巴爾提出了一系列的鏢彈武器。第一種是裝配32支鏢的霰彈槍，而最後一種是單發鏢彈的步槍。斯普林菲爾德兵工廠和溫徹斯特生產了多槍管的武器。而作戰研究室自己的設計使用兩種新槍彈，將0.22，0.25或0.27彈頭裝在一個溫徹斯特0.308或斯普林菲爾德0.30-06子彈彈殼裡。
M16的機匣是由鋁合金製成的，槍管、槍栓和機框是鋼製的，護木、握把以及槍托都是塑料做的。早期的型號特別輕巧，只有2.9公斤（6.4磅）。這是遠遠比1950年代和1960年代的7.62毫米戰鬥步槍要輕。即使與裝滿彈藥後5千克的AK-47相比也還是很佔優勢的。M16A2和之後的改型重量有所增加（8.5磅，或3.9千克，裝滿彈藥時），因為它們採用了加厚的槍管。厚槍管對於因操作不當引起的損害更加耐久，而且它也減緩了連續射擊時的過熱，適合持續射擊。不同於傳統的從頭到尾都很厚的精射用“公牛”槍管以及重管，M16A2的槍管只是護木之前的部分比較厚。護木下的槍管部分和M16A1是一樣的，以兼容M203榴彈發射器。整支步槍有40英寸長（1.02米），以及20英寸（508毫米）的標準槍管。斯通納在AR-10原型槍上試驗了薄鋼槍管襯套並加以鋁質隔熱屏以減輕重量。但是在春田兵工廠的一次測試中一根槍管發生了爆裂。斯通納認為這個測試的操縱非法。
M16利用直接導推式原理，從導氣孔進入的高壓氣體進入通過導氣管，直接推動機框進行自由行程，這種結構使射擊精度較高，而且減少了獨立的活塞和活塞筒，缺點是容易髒，因此，M16相比起導氣活塞原理需要經常清潔和潤滑來保障操作的可靠性。
一個明顯的人體工程學的特徵，是在槍機正後方的一個塑料制的包含金屬的復進簧的槍托。這個同時起到容納復進彈簧和後坐力緩衝的作用。槍托與槍膛在一條線上能夠減少槍口上跳，特別是在全自動射擊模式的時候。由於後坐力不會使準星發生明顯的偏移，使用者的疲乏程度會減輕。
另一個人體工程學的特性是槍口制退器上方的以及攜帶提把之上的主瞄準具。新的型號（M16A4）具有一個“平頂式”的機匣，以及皮卡汀尼導軌。用戶可以在導軌上安裝傳統的攜帶提把，瞄準系統，或者各種光學設備，例如夜視鏡。
M16使用直接推動機框的直接導推式原理，槍管中的高壓氣體從導氣孔通過導氣管直接推動機框，而不是進入獨立活塞室驅動活塞。高壓氣體直接進入槍栓後方機框裡的一個內室，將機框帶動槍機後退。這使得單獨的活塞室和活塞不再必要，從而減少了移動部件的數量。在快速射擊中這也通過保持往返運動的部件與槍膛在同一直線上而提供更好的性能。
直接導推式的氣動方式的主要問題在於火藥燃燒後剩下的汙物和殘渣會直接吹到後膛裡。當過熱的燃燒集氣體沿著管壁向下流動的時候，它會膨脹然後冷卻，而不像氣溶膠那樣能夠在降壓的時候冷卻。該冷卻使得已經氣化的物質冷凝，並因此而使一個體積大得多的固體凝固，恰好在槍擊的活動部件上。反過來，導氣活塞的工作在極短的時間內使用高壓氣體並使他們遠離後膛。因此，比起使用導氣活塞的槍來說，M16需要更頻繁的清潔和潤滑來保持穩定工作。
彈匣卡榫在步槍的右側，位於扳機護圈的前方。當前的軍用彈匣的子彈容量為30發，而越戰的時候只有20發（30發的彈匣直到戰爭後期才開始研製和生產）。配件市場上的雙彈夾並聯器是可以選擇的，但是軍方當局不鼓勵這麼做，因為有可能增加彈匣頂部受損或者弄髒的機會。但是，2004年伊拉克戰場的圖片顯示，特種部隊和其他主要部隊在採用雙彈夾並聯器方面很迅速。
M193和更新的M855（SS109）彈頭在穿過軟組織的時候通常都會碎裂。當從不到一百米的距離射擊時，這些子彈在其偏轉90到180度之前會貫穿人體內部100毫米（4英寸）。當側力作用在子彈上的時候，它就會碎裂而一分為二。這發生在脆弱的子彈槽線上，而子彈槽線是一個深溝來將彈殼密封到銅套裡面。然後，5.56毫米彈頭的後段就能裂成很多細小的碎片，而對周圍的組織造成更大的傷害。碎裂所必要的速度大概是823米（2700碼）每秒。
美國軍隊通常不會配發全自動類型的M16步槍。雖然它的後坐力已經很小了，但是準星還是會因連發射擊時都會偏移得厲害。全自動武器會因此變得非常不精確，還會浪費大量的彈藥。30發彈匣不適合用在持續射擊裡，不像重機槍使用的彈鏈給彈系統。M16的輕量級的槍管在全自動射擊中很快就會過熱。理論上來說，機槍是提供壓制性火力的，而移動性更強的步槍從側翼包圍並提供點射火力。某些為狹區作戰而優化的M4的改型，是適合進行全自動射擊的，因為這在空間有限的狹區內更有意義。
大部分M16和M4類型的武器是能夠使用半自動射擊模式以及3發點射的。點射的原理是使用一個有三個部件的自動扣機，能夠在每一次扣動扳機的時候發射最多3發子彈。它是不會復位的，也就是說如果一個士兵發射了兩發子彈就鬆開了扳機，那麼下一次射擊的時候他只會射出一發子彈。點射在火力，精確度，彈藥容量之間進行折衷。然後點射仍然會在壓制火力，兩棲作戰，或者狹區作戰時限制M16的有效性。
柯爾特發展了一種使用更重的槍管，彈帶供彈，以及可快速更換槍管的改型。這是為了提供一個班組類似於機槍的火力，但又具有M16的可攜性。這個計劃在1970年代M249班用自動武器獲得青睞之後被取消。班組現在的配發量為一個火力小組一支M249，藉此提供全自動火力。美國軍方配發全自動版本（M16A3和M4A1）給某些特殊的部隊。
基本規格
重量7.18磅（3.26公斤，空槍）8.79磅（4.0公斤，上膛）
長度1006毫米（39.5英寸）
槍管長度508毫米（20英寸）
子彈5.56×45mm NATO，.223雷明頓槍彈
口徑5.56毫米
槍機直接導氣式，轉拴式槍栓
發射模式M16、XM16E1、M16A1、M16A3：半自動、全自動
M16A2、M16A4：半自動、三發點放
射速750 - 900發／分鐘，
循環槍口初速975米／秒（3,200尺／秒），884米／秒（2,900尺／秒）
有效射程550米（600碼）
供彈方式20或30發可拆卸STANAG彈匣
瞄具固定式提把型機械瞄具（M16、M16A1、M16A2）
可拆式提把型機械瞄具（M16A3、M16A4）
可透過機匣頂部的皮卡汀尼導軌安裝瞄準鏡（M16A3、M16A4）