1988年由
柯尔特公司授命于
美国陆军部，在陆军部与
海军陆战队联合参与下研制新型的M16卡宾枪。柯尔特公司的工程师把枪管弄短至14.5英寸(370mm)，枪管上增加了一个缩颈用以挂装
M203榴弹发射器，采用伸缩枪托，射击方式为半自动和三发点射，护木内采用了双层的铝制隔热屏。这种新型卡宾枪的柯尔特公司产品编号为Model 720，在1991年3月军方正式定型并命名为“美国5.56mm
北大西洋公约组织口径
M4卡宾枪CAR-15发展而来，同样采用导气、气冷、转动式枪机设计，以弹匣供弹及可选射击模式的突击步枪，而M4的长度比
M16突击步枪为短，枪管缩短至368.3毫米，重量也较轻，令射手能在近战时快速瞄准目标，两者之中有八成的部件可以共用。一些M4A1装配较厚较重的枪管，以减低全自动开火时所产生的热力，并且加厚铝质隔热层。美军最初版本的M4卡宾枪只有“单发”及“三点发”模式，其后的M4A1以“
单发”及“
全自动”模式取代“三点发”，M4及M4A1均使用5.56毫米口径的SS109子弹，而且仍采用
M16特有的气体直推传动方式，
M4卡宾枪系列取代了.45 ACP的M3冲锋枪成为美军工兵、战车驾驶员及非前线部队的装备。M4/M4A1卡宾枪亦获多国特种部队及特警队所使用，多数出现在近战及城市战亦十分合适。战术配件的平顶型上机匣及导轨式护木改进型号亦正渐渐取代旧式的M4卡宾枪。
和M16A2/A4的分别：M16A4是大托，前面的鱼骨是长的,枪管长，火力更猛，杀伤力更大M4A1是标准的陆军托，前面鱼骨比较短，标准管是380MM杀伤力不如长管的M16A4大。
M4和M4A1主要由
柯尔特公司和大毒蛇公司（Bushmaster Arms）生产，此外M4/M4A1也被一些执法机构所采用。柯尔特公司销售的M4/M4A1的名称已经改为RO777、779、977和979。另外民间也出现一些民用型的M4/M4A1，有半自动也有全自动，但为符合相关法规，枪管长度一般都在16英寸或以上。由于M4和M16A2非常相似，事实上它们有80%的零件可以互换，因此最初也称为M16A2卡宾枪。M4首先装备82空降师，用于替代 M16A1/A2步枪、M3冲锋枪和车辆驾驶员使用的部分9mm手枪，1994年正式列装。柯尔特公司又为海军研制了一种射击方式为半自动和全自动的 Model 727，除射击方式外其他与M4完全一样，因此有些人称Model 727为M4增强型（M4 except）或海军型M4。柯尔特公司又研制了一种M4的子变体，主要是设计了一种新的平顶型机匣盖以安装模块化的瞄准系统。在1994年8月，这项改进被军方采纳，并把这种平顶型M4正式命名为“美国5.56mm北大西洋公约组织口径
M4A1卡宾枪”（The United States Carbine,Caliber 5.56mm NATO,M4A1），柯尔特公司编号Model 27。M4A1的主要改进是把原来的固定式提把改为可以安装不同瞄准装置的M1913导轨——即平顶型机匣，此外M4A1的射击方式是
半自动和
全自动，就像M16A1。M4A1卡宾枪在美国的特种作战部队中服役，特别是
美国陆军的游骑兵、海军陆战队的武力侦察队和海军的海豹突击队等等。由于 M4/M4A1射程远杀伤力大精确度高后坐力小可佩带几乎市面上所有附件而结构也非常紧凑，从1997年11月起，美军陆军全面正式装备M4A1卡宾枪，到1999年底全部现役部队全部换装M4A1
M4A1-战龙是穿越火线中的虚构武器，M4A1-战龙相比M4A1具有更快的换枪速度和切枪速度，并且弹夹容量更大。加装消音器让M4A1-战龙的
弹道更加稳定，优秀的射速和穿透能力使得M4A1-战龙成为团队竞技和
爆破模式中的利器。注意：经过测试，M4系列威力伤害完全一样，没有战龙M4威力大的说法。