Эту широко известную во всем мире винтовку разработал конструктор фирмы <Армалайт> Юджин Стоунер (1922-1997). Принята на вооружение сухопутных войск США в 1967 г.

Ее главная особенность - применение малокалиберного патрона с недостаточной стабилизацией пули из-за малой крутизны нарезов в канале ствола. При попадании в тело человека такая пуля теряет устойчивость и начинает кувыркаться, нанося тяжелые рваные раны. Автоматика работает за счет отвода пороховых газов из канала ствола. Запирание ствола осуществляется поворотом затвора. Особенностью газовой автоматики винтовки является отсутствие толкателя или затворной рамы с газовым поршнем. Когда пуля проходит мимо отверстия в стенке канала ствола, часть газов поступает в газовый канал и, через газовый регулятор, непосредственно внутрь ствольной коробки к стеблю затвора.

Под воздействием их давления стебель движется назад, поворачивая остов затвора и отпирая ствол. Такое конструкторское решение позволило снизить влияние движущегося при стрельбе затвора на устойчивость оружия и уменьшить массу запирающего узла.

Для ручного досылания затвора в переднее положение в случае его недозакрытия по какой-либо причине, на правой стороне ствольной коробки имеется специальный шток. При последовательном многократном нажатии на его пуговицу, шток воздействует на гребенку, нанесенную на стебель затвора, принудительно дозакрывая его.

Другой особенностью винтовки является такая ее компоновка, при которой ось канала ствола проходит через точку опоры (приклад). Это исключает <подскок> оружия под воздействием силы отдачи и повышает кучность стрельбы.

Ударно-спусковой механизм аналогичен механизму винтовки Ml. Он обеспечивает ведение одиночного и непрерывного огня. Рукоятка взведения затвора выполнена в виде штока, размещенного в тыльной части ствольной коробки. Отсутствие прорези для прохода рукоятки затвора повышает устойчивость ствольной коробки к загрязнению. Окно для выброса гильз в походном положении закрывается подпружиненной крышкой, что также предохраняет ствольную коробку от загрязнения. Прицел винтовки диоптрический. Кроме того, возможна установка всех других типов прицелов. В конструкции винтовки широко применены легкие сплавы и пластмасса. На дульную часть ствола навинчен пламегаситель, одновременно являющийся компенсатором для повышения устойчивости винтовки при стрельбе. Отдельные типы пламегасителей имеют продольные прорези, чтобы облегчить перебивание пулей проволоки инженерных заграждений.

Модификация М16А2 имеет следующие отличия от М16А1: переводчик вида огня в двух вариантах - полуавтоматический/автоматический режим, или полуавтоматический/и на три выстрела. Ствол имеет большую крутизну нарезов для повышения устойчивости и бронепробиваемости пули. Стенки его усилены для стрельбы новыми штатными патронами НАТО SS109. Могут использоваться и другие типы боеприпасов. Установлен новый прицел на 800 м, с регулировкой в двух плоскостях. Ствольная накладка, приклад и пистолетная рукоятка изготовлены из более прочного материала. Ствольная накладка имеет цилиндрическую форму и обладает повышенными теплоизоляционными качествами. Приклад несколько удлинен, что обеспечивает большее удобство прицеливания.

На дульном срезе установлен пламегаситель новой конструкции, направляющий пороховые газы вниз для уменьшения увода ствола и гашения их скорости до уровня, препятствующего образованию пыли. Возле окна выбрасывания гильзы установлен щиток-отражатель, предотвращающий попадание гильз в лицо при стрельбе с левой руки.