进入1990年代，由于计划夭折，美军已经看不到依靠现有技术为士兵提供革命性的制式步枪，因此他们倾向于对原有武器进行修改，于是出现了M16A2的改进型M16A3。

M16A3保留M16A2的基本特征不变，只是做少量的改进，其基本宗旨是大幅度地提高射击精度，并不打算采用任何高新技术，因此最初的打算是在三年内（1993年至1995年）内广泛装备M16A3。由此可见M16步枪本身并没太大改进的余地，主要的发展潜力在于采用新型的光学瞄准镜和夜视仪等瞄准系统。

口径：5.56mm　

全枪长：1000 mm

空枪重(带空弹匣)：3.77kg　

理论射速：700-900发/分

有效射程：600m　

初速：945 m/s

M16A3是M16A2的全自动改型，于M16A2刚问世的时候被采购，数量不多，主要用于美国海军。它具有Safe-Semi-Auto(S-1-F)快慢机，就像M16A1一样。关于M16A3的特性至今仍有一些混淆的地方。它经常被描述成M16A4的全自动版本。M16A3的正式描述说它使用了M16A4的皮卡汀尼导轨，因此上述说法不对。这种误解最有可能来自于民用枪支制造商给予的A2和A3代号，用来区分具有固定可拆卸携带提把的A2和具有皮卡汀尼导轨的版本。