M4卡宾枪是M16A2突击步枪的缩短版，后者则是在越战之中被投入使用的M16步枪改进版。M16步枪在初期投入战场时，其较高的射击精度、较小的后座及易上手的特性是被得到肯定的，不过，由于在使用中维护麻烦、且稳定性较差等因素也被广泛诟病。

M16A1与M16A2

为解决M16使用中存在的问题，1967年改进型的M16A1被推出，到20世纪80年代，M16A1生产商柯尔特公司应美国海军陆战队的要求，又再次推出了改进版本M16A2型突击步枪，该枪也被大批量列装。不过，M16A2突击步枪虽对此前M16系列枪族的问题进行了大幅改进，但其枪身依旧较长，无法满足室内近身作战需求。

M16A1、M16A2、M4

到1988年，美军方和柯尔特公司开始共同推进卡宾枪的研发，这也就是后来的M4突击步枪。由于该枪在设计时汲取了M16系列步枪的教训，且继承了之前M16步枪卡宾版XM177的经验，因此，M4突击步枪和M16A2是十分相类似的，两者的零部件通用率也达到80%。

M4突击步枪与其配件

到20世纪90年代早期，美国陆军采购了少量M4进行测试，在实际使用中，M4虽在射速击射程方面不及M16，但其较轻的重量（带30发弹匣中重约3.4千克）、较短的枪身（在直升机、装甲车内使用方便）、良好的配件兼容性等优点却被得到肯定，在1994年该枪开始被美军正式列装。

另外，随伊拉克、阿富汗战事的爆发，M4在美军中的普及度也进一步得到增加，资料显示，自1994年M4系列推出以来，单美国陆军已经购买了约50万支，这也显示了士兵对该系步枪的认可。