Issu d'un développement difficile, il s'agit de la version militaire de l'AR-15, un fusil achevé par Armalite en 1958. L'innovation qu'il a apportée est l'utilisation d'une munition de petit calibre sur une idée des services de recherche de l'armée américaine. La M16 fut officiellement adopté par l'armée de l'air américaine en 1964 puis en 1967 par l'armée de terre. Colt reçut une commande de 850 000 unités en 1966. Si la munition a constitué un indéniable succès, la première version de la M16 (M16A1) présentait de nombreux défauts, sa relative complexité constituant sans doute son principal handicap. Les premiers exemplaires été envoyés au Viêt Nam. Entre 1967 et 1970, la M16 fut doté d'un canon et d'une culasse chromés pour faciliter l'entretien. Des kits de nettoyages furent distribués, l'arme fut même modifiée pour permettre de ranger le kit dans sa crosse. La M16 fut également doté de chargeurs de 30 coups, comme l'AK-47.
La M16A2 est désormais une arme dépourvue de défauts de jeunesse. Elle reste d'une conception classique et a connu de nombreuses adaptations, des versions légères et compactes à canon court et crosse télescopique dénommé M4 sont notamment employées par les forces spéciales. Il existe également, une version à canon lourd munie d'une lunette pour le tir de précision à moyenne portée, le MK12