Штурмовая винтовка, разработанная конструктором фирмы "Армалайт" Юджином Стоунером, получила армейское обозначение М16. После всесторонних испытаний, в том числе и в войне во Вьетнаме, в 1967 г. под наименованием М16А1 была принята на вооружение сухопутных войск.

Главной особенностью винтовки является применение малокалиберного патрона с недостабилизацией пули за счет малой крутизны нарезов в канале ствола. При попадании в организм человека пуля теряет устойчивость и начинает кувыркаться, нанося тяжелые рваные раны.

Автоматика винтовки 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, как это принято в других подобных образцах. Когда пуля проходит отверстие в стенке канала ствола, часть газов поступает в газовый канал и, через газовый регулятор, непосредственно внутрь затворной рамы. Под действием давления газов рама движется назад, поворачивая и отпирая затвор. Такое конструкторское решение позволило снизить влияние движущегося при стрельбе затвора на устойчивость оружия и уменьшить массу самого запирающего затвор узла. Для ручного досылания затвора в переднее положение в случае отказа возвратной пружины на правой стороне ствольной коробки имеется специальный выдающийся наружу шток.

Другой важной особенностью винтовки является ее "прогрессивная компоновка", при которой ось канала ствола проходит через точку опоры (приклад). Это исключает "подскок" оружия под воздействием силы отдачи, тем самым повышая кучность стрельбы.

Ударно-спусковой механизм создан на основе механизма винтовки Ml "Гаранд". 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 предохраняет ствольную коробку от загрязнения. Окно для выброса стрелянных гильз в походном положении закрывается подпружиненной крышкой, что также предотвращает загрязнение ствольной коробки. Прицел винтовки диоптрический. Кроме того, возможна установка всех других типов прицелов. В конструкции винтовки широко применяются легкие сплавы и пластмасса. На дульную часть ствола навинчен пламегаситель, одновременно являющийся и компенсатором, служащим для повышения устойчивости винтовки при стрельбе. У отдельных типов пламегасителей имеются продольные прорези, позволяющие пулей перебивать проволоку инженерных заграждений.

Модификация М16А2 имеет несколько отличий от винтовки М16А1. Переводчик вида огня выпускается в двух вариантах: полуавтоматический и автоматический режим или полуавтоматический и на три выстрела. Ствол выполнен с большей крутизной нарезов для повышения устойчивости и бронепробиваемости пули. Стенки его усилены для стрельбы новыми штатными пулями НАТО SS109. Могут применяться 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. На дульном срезе устанавливается пламегаситель новой конструкции, который направляет пороховые газы вниз для уменьшения увода ствола и гасит их скорость до уровня, препятствующего образованию пыли. У окна выбрасывания гильзы устанавливается гильзоотра-жательный щиток для предотвращения попадания гильз в лицо при стрельбе с левой руки.

Для стрельбы из обеих модификаций винтовки применяются патроны 5,56 х 45 мм.