M4卡賓槍是M16A2突擊步槍的縮短版本，前者與後者結構高度相似，它倆有85%的零件可以互換。

裝有榴彈發射器的M4卡賓槍

1982年，美國海軍陸戰隊開始採用M16A2突擊步槍，而海軍陸戰隊武裝偵察部隊於1983年提出室內近身作戰武器的需求。當時海軍陸戰隊武裝偵察部隊的的制式武器為M3A1衝鋒槍，海軍陸戰隊認為，應為其換裝新式卡賓槍。

柯爾特公司的工程師把M16A2的改良成果運用到M653卡賓槍上，將槍管改短至368.3毫米，採用伸縮槍托和M16A2的鳥籠式防火帽，使用3連發以取代全自動功能，射擊方式主要為半自動和三點發射，護木內採用了單層的鋁製隔熱屏，採用STANAG彈匣供彈。這新型卡賓槍在柯爾特公司產品編號為Model 720，後來被稱為XM4。

1988年，美國陸軍也改採用了M16A2突擊步槍，並開始進行先進戰鬥步槍的計劃。這時給非前線戰鬥人員和空降部隊的使用卡賓槍的需求被提出。美國陸軍部命令柯爾特公司，在陸軍部與海軍陸戰隊聯合參與下，重新展開XM4的研發和第二階段的測試。經過進一步測試和改良後，1991年3月槍支正式定型，並命名為“美國5.56毫米北大西洋公約組織口徑M4卡賓槍”。1994年，M4卡賓槍正式列裝。

M4卡賓槍的長度，比M16A2突擊步槍更短，其槍管縮短至368.3毫米（M16突擊步槍槍管長度為508毫米），其重量也較輕。較短的長度，令士兵能在近戰時快速瞄準目標，M4卡賓槍與M16突擊步槍，有85%的部件可以共用。

M4卡賓槍與其他M16系列突擊步槍的對比，其中最短的就是M4卡賓槍

最初的M4卡賓槍，只有“單發”及“三點發”模式，隨後出現的M4A1卡賓槍，用“單發”及“全自動”模式取代了M4的“三點發”。由於可以進行全自動射擊，所以M4A1卡賓槍使用了較厚較重的槍管，以減低全自動開火時所產生的熱力，並且加厚鋁質隔熱層。M4及M4A1均使用5.56 毫米口徑的SS109子彈，而且仍採用M16特有的直接氣推式自動原理。

M4卡賓槍有兩種瞄準具可以選擇使用，一種是光學瞄準具，主要是用來替代目前M16A2步槍上所使用的機械瞄準具。這種瞄準具主要在白天使用，瞄準時可以看到一個紅點，而紅點所在的位置也就是子彈將會擊中的位置。另一個是輕型熱成像瞄準具，利用目標的熱影像來確定目標。此外，因考慮到士兵在與敵突然遭遇時將會沒有時間調整表尺，M4還配備一隻專門設計的校射儀，士兵即可在不需要射擊的情況下就可以直接對槍或其附加裝置進行校正工作。

M4卡賓槍射擊

M4卡賓槍與和M16A2突擊步槍主要區別有：

1.尺寸較為緊湊（M4卡賓槍展開槍托情況下，長為838毫米，而M16A2突擊步槍長為1006毫米）。

2.重量較輕（M4卡賓槍重量為3.4公斤，而M16A2突擊步槍重量為4公斤）

3.短槍管（M4卡賓槍槍管為368.3毫米，而M16A2突擊步槍槍管為508毫米）。

4.採用可伸縮槍托（槍托展開全槍長為838毫米，收起全槍長為757毫米）。

5.可進行全自動射擊（M4A1卡賓槍）。