После двухлетних испытаний и расчетов, начатых U.S. Army's Operations Research Office в 1948 году, были приняты новые стандарты, которыми должно было обладать современное стрелковое оружие (калибр 5,56 мм был признан как более подходящий для данного типа оружия, нежели использовавшийся до этого 7,62 мм, эффективная дальность не менее 300 метров и возможность ведения автоматического огня)
В 1957 году компания Armalite Division of the Fairchild Aircraft Corp берется за создание оружия нового образца, обладающего бронебойным действием и сравнительно небольшой массой и габаритами. Разработки этого оружия велись на базе AR-10 калибра 7,62. Параллельно этому, инженеры фирм Sierra Bullets и Remington, совместно с Armalite, начинают разработку нового боевого патрона калибра 5.56мм на базе охотничьих патронов .222 Remington и .222 Remington Magnum, позже разработанный ими патрон будет называться 223 Remington (5.56x45 мм).
Винтовка AR-15, созданная к 1958 году, была забракована во время испытаний и отправлена на доработку, однако в конце следующего (1959) года Armalite, Fairchild Co, продает права на ее конструкцию компании Colt's Patent Firearms Manufacturing Company.
В 1960 году AR-15 показывает хорошие результаты на демонстрационных стрельбах и приходит на смену М1 и М2.
Спустя 2 года AR-15 в количестве 1000 единиц была закуплена и отправлена на испытания в Южный Въетнам, где вновь показала себя с лучшей стороны.
С 1963 фирма Colt ставит выпуск AR-15 на поток, что обусловлено правительственным заказом (85000 винтовок, предназначенных для Армии США (они имели название XM16E1) и 19000 винтовок для ВВС США (М16)). М16 была полной копией AR-15, а вот XM16E1 отличалась от нее наличием досылателя затвора, сделанного в виде большой кнопки на правой стороне ствольной коробки.
В 1964 M16 официально принята на вооружение правительством Соединенных Штатов. Тогда-же, Армия США принимает винтовку XM16E1 в качестве оружия ограниченного стандарта, она предназначена для временного заполнения ниши между М14 и оружием системы SPIW (это был проект нового оружия, но он не увенчался положительными результатами).
1966 год. Фирма Colt получает 92 млн. долл. США, заключив контракт на поставку 840000 винтовок для вооруженных сил Америки.
1967. 28 февраля этого года Армия США официально принимает на вооружение винтовку XM16E1 под обозначением «US Rifle, 5.56mm, M16A1».
1965–1967. После применения М16А1 во Вьетнаме, становится ясно, что ряд изменений принятых для удешевления данной винтовки (замена в патронах пороха IMR фирмы Dupont на стандартный порох предназначенный для натовских патронов калибра 7,62 дала большой нагар, оседавший в затворной группе, что приводило к застреванию гиль в патронниках. Комплекты для чистки оружия также закуплены не были) отрицательно сказался на ее эксплуатации.
1967–1970. Были выявлены перечисленные выше неисправности винтовок, что повлекло за собой принятие мер по их устранению (был заменен порох, а некоторые части винтовки сделали хромированными, что облегчило чистку оружия и обусловило его долговечность, кроме того были закуплены сами комплекты для чистки М16). Помимо изменений, направленных на исправление конструкторских ощибок, был увеличен объем магазина до 30 патронов, что сделало М16 еще более конкурентоспособным по отношению к Российским АК.
До 1982 М16 претерпевает еще ряд изменений, направленных на улучшение ее тактико-технических характеристик и получает официальное обозначение «US Rifle, 5.56mm, M16A2».
В 1983 M16A2. принята на вооружение корпусом Морской пехоты США, а спустя пару лет она принята на вооружение Армии США взамен М16А1.
1988. Компания FN Manufacturing Co, американское подразделение бельгийского концерна FN Herstal, становится основным поставщиком винтовок M16A2 для Вооруженных Сил США. Компания Colt продолжает производство винтовок типа AR-15 / M16 только для гражданского и полицейского рынков, а также на экспорт.
Позже появятся M16A3 и M16A4, которые имеют еще более улучшенные характеристики по сравнению со своими родоначальниками, но это уже отдельная история.