概述
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Model20，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”
历史
早期
M4A1的历史得从20世纪60年代的越南战争说起。1965年初，因为前代主战步枪M14在越南从林战中的恶劣表现，M4A1的前身M16正式登场。并于1965年11月在德浪河谷战役中全面配发给部队。然而，随着配发数量的增加，M16的问题也越来越多。M16存在的主要问题有：弹膛污垢严重易卡壳弹匣易损坏枪膛与弹膛锈蚀缺乏合适的清理工具，尤其是在在越南恶劣的条件下，情况更为严重。M16在很多时候对于美国士兵来说是一个威胁而不是武器，美国人扔掉自己的M16而使用缴获而来的AK47的情况非常普遍。
美国海军陆战队在1982年开始采用M16A2步枪（当时由FN承包）和M855弹药来取代老旧的M16A1和M193弹药而旗下的ForceRecon在1983年为因应新弹药的采用，提出室内近身作战武器的需求，此即为取代XM177E1/E2和部分M16A1卡宾枪的XM4计划（有一说则是为因应阿拉伯联合酋长国的需求）。
当时海军陆战队的Force-Recon装备的制式武器为M3A1（非制式武器则是XM177E2），装甲部队也采用M3A1海军陆战队认为应为其陆战队武力侦察连（ForceRecon）及装甲车组成员换装新式卡宾枪。
改良
在M4装备部队后，柯尔特又设计了一种用皮卡汀尼导轨代替固定提把的平顶型机匣，方便安装模块化的瞄准装置。在1994年8月这项改进也被美军接纳，这就是M4A1卡宾枪。M4跟M4A1最主要的分别是，M4拥有"S-1-3"系统(保险/单发/三点发)扳机，而M4A1则拥有"S-1-F"系统(保险/单发/全自动)扳机，采用固定提把，只有三点发的M4已被全自动M4A1取代。
M4A1卡宾枪多被用作特别作战用途，也是现在最常见的版本。现时主要装备美军各常规部队及特种部队包括三角洲特种部队、美国海军海豹部队、美国陆军游骑兵及美国海军陆战队。M4/M4A1卡宾枪在多国特种部队及特警队中都有使用。之外，枪托可做近身武器，相当于刀具。
配有AN/PEQ-2A雷射/红外线指示器的M4A1。
之后美国特战司令部（USSOCOM）为整合各特种部队的武器系统，计划采用M4为主要单兵武器，并搭配计划中的SOPMOD系统，开始着手改良M4。
M4主要改良是将三点放改成全自动，但由于全自动射击下容易造成过热的情形，当使用连发方式打完6个弹匣后护木就烫得不能直接用手去碰所以护木改良成更粗厚并有两层铝隔热片。另外重要的改良为MIL-STD-1913的实际应用去除了原有的提把并换成从陆军ACR计划的经验中获得的皮卡汀尼导轨（Picatinny rail），方便安装各种瞄具1994年8月这项改良也被美军采用。这种平顶（Flattop）构型的M4的最早型号为M4E1（Colt型号为Model921）后来正式命名为M4A1，并在1994年被USSOCOM采用。
因应USSOCOM的改良，美国陆军也将原本的M4改成粗护木和平顶上机匣，此改良型在柯尔特的型号为Model920并以SOPMOD为蓝本发展模组化武器系统（ModularWeaponSystem）。除了将原有的M4提升至920型外美国陆军也发展MWS型，采用改良自RIS的导轨转接系统（RailAdapterSystem），由4个皮卡汀尼导轨组成使其可以加装许多附件，RAS还包含有一套备用机械瞄具。搭配RAS的M4型号为925，并曾有短时间被命名为M4E2最后则以M4或M4MWS称呼之。
2001年因为911事件而开始驻军阿富汗的USSOCOM，发现M4枪管在全自动射击多个弹匣的情况下容易过热并造成损坏，而当特战人员在高山寒冷的天气下射击M4A1，瞬间的热胀冷缩作用常发生故障的情形，严重的话甚至枪管会炸开。因此紧急改良采用重型枪管。在枪管整体加厚后虽然会略为增加重量，但全自动射击时更耐热也更准确。这些采用重型枪管的枪支还配有一重量稍大，被称为H2的新缓冲器。
标准的H缓冲器里面有一块钨和两块钢组成的滑动配重，而新的H2缓冲器改为两块钨和一块钢。这些武器被称为柯尔特921HB型（HeavyBarrel，重枪管），但军队采用的HB改进型并没有重新命名，所以政府型M-4A1是包括了921和921HB。
缺点：
1.杀伤力偏弱
2.射程偏近
设计
M4上装有M26霰弹枪。
M4卡宾枪的设计可追溯至早期卡宾枪版本的M16及XM177，都是由尤金·斯通纳开发的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。
配有握把和瞄准器的M4。
M4卡宾枪的护木较短，枪管长368.3毫米，比M16A2短了约140毫米。枪托为滑动伸缩式枪托，枪托拉出时可采抵肩姿势射击；而枪托缩入时，则可进行腰际射击。M4的背带不同于M16A2/A4的背带连接在枪支的下方而是连接在武器的一侧，如此一来士兵在携枪巡逻时可容易随时准备射击。
M4型卡宾枪有两种瞄准具可以配套使用，一种是光学瞄准具，主要是用来替代目前M16A2步枪上所使用的机械瞄准具这种瞄准具主要在白天使用，瞄准时可以看到一个红点，而红点所在的位置也就是子弹将会击中的位置另一个是轻型热成像瞄准具，利用目标的热影像来确定目标。此外，因考虑到士兵在与敌突然遭遇时将会没有时间调整表尺M4还配备一只专门设计的校射仪，士兵即可在不需要射击的情况下就可以直接对枪或其附加装置进行校正工作。
M4和M16A2/A4的分别主要有：
紧凑的尺寸；
短枪管；
伸缩枪托；
可全自动射击（M4A1）；
虽然M4系列具有紧凑及轻巧等优点，但它的短枪管令出口初速及火力降低，缩短的导气系统令射击声音增大枪管过热亦较快而沿用M16的导气系统，开火时是依靠气体推动整个系统。
一些武器专家认为，它直接将气体导入开火装置，容易携带碳渣，从而产生污垢和热量，造成润滑剂干燥，可能会在沙漠地区出现可靠性问题，其中在一次位于阿伯丁陆军试验鉴定中心对柯尔特公司的M4、比利时FN公司美国分公司的MK16SCAR、H&K公司的HK416和XM8四种枪进行沙尘暴环境下的性能测试，现役的主力枪支M4卡宾枪竟以中断射击882次排名倒数第一，引起陆军官方的重视。
生产
美军曾于第一次波斯湾战争发包给Bushmaster公司生产M4应急。柯尔特并以“M4”注册商标为由，兴讼阻挠Bushmaster、H&K等公司进行军事上的生产或改良。2007年5月，按缅因州当地判决，“M4”非专有名称，柯尔特应撤销其商标使用。
2012年4月，早在2009年7月即取得M4技术资料（TechnicalDataPackage，TDP）权利的美国陆军宣布雷明登公司承包生产结束柯尔特长期垄断M4军用市场的局面。但柯尔特不愿认输，找出雷明登承包合约中权利金计算错误之处而获得竞标机会；参与厂商除了柯尔特、雷明登之外，还有FabriqueNationale2013年2月宣布FabriqueNationale公司得标。
采用
M4阿布达比为M4卡宾枪第一个外国用户，但却要求改用M16A1的下机匣，以让M4卡宾枪可全自动射击。
虽然M4的14.5吋枪管精度没有M16的20吋枪管来的精确，但是许多军事分析家认为步兵轻武器大多数情况下不需要射击300米以外目标，只要在150米内有效就足够了。
紧凑的外形和强大火力适合近身距离作战使M4系列受到反恐部队和特种部队的喜爱，这些优点也适用于城市战斗因此在常规部队的步兵班中，以M16A4为主再搭配少量M4A1成为流行的模式。在特种部队和空降部队等快速反应部队中，M4A1是主战武器，美国特种作战司令部（USSOCOM）并把M4A1列为制式步枪。
除了美军外，M4卡宾枪及其改型/仿制型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。
美军的采用
美国海豹特种部队在1988年也开始些许采用M4，三角洲部队及美军一些部队也跟进。特种部队之所以选购这种武器是因为M16A2步枪只有三点发设计，但是因为任务需求更需要全自动射击，加上M16A2步枪的三连发设计不良如果在射击中过早放开扳机而只打出2发子弹时，那么再扣动扳机时仅能打出1发子弹。
M4卡宾枪首次上阵是1991年的第一次波斯湾战争。
战争爆发前美军发现他们缺少新型步枪，许多部队仍在使用M16A1，而M16A2则在1986年才开始陆续装备美军部队由于需要尽快获得大量的M16A2和M4，美国国防部特别批准增加M4的供应商。
位于缅因州的Bushmaster公司得到一份对美军提供M4卡宾枪的合约，为陆军提供了4000把。这批枪在之后的“沙漠之盾”和“沙漠风暴”期间由美军第82空降师所使用。由于美国政府未经柯尔特公司允许就向其他公司提供M4卡宾枪的专利和说明文件，柯尔特公司威胁控告美国政府，最后Bushmaster公司也就只得到这一和美军的合约。
1994年，海军陆战队公布“任务需求说明书v1.14”，该文件指出未来Force-Recon执行任务，应该以M4A1卡宾枪代替MP5-N冲锋枪作为近身距离作战武器。海军陆战队最终购买M4A1卡宾枪，但主要是装备特种部队，但是美国空军却始终没有大量装备M4。
型号
M4/M4A1
M4跟M4A1最主要的分别是，M4拥有“S-1-3”系统（保险/单发/三点发）扳机，而M4A1则拥有“S-1-F”系统（保险/单发/全自动）扳机，早期型采用固定提把，只有三点发的M4已被全自动M4A1取代。
M4MWS
M4的模组化武器系统（ModularWeaponSystem）版本，简称M4MWS（又曾名M4E2），是配备RIS护木的柯尔特M925卡宾枪并配有大量战术配件当初配备RIS护木的柯尔特925型卡宾枪经过测试后原被定型为M4E2但这个名称对已有的卡宾枪安装这个护木后是否需也应更改名称疑问而放弃此称，美国陆军野战手册中则把安装RAS的M-4系列称为模块化武器系统（Modular WeaponSystem）或简称M-4MWS。
M4MWS模组化武器系统。
其战术配件包括：前握把、M203榴弹发射器、不同长度的护木片、AN/PEQ-2雷射指示器、夜视镜、瞄准镜等。
M4A1卡宾枪
M4A1卡宾枪（M4A1carbine）是其中一种M4卡宾枪的衍生型，被用作特别作战用途，亦是现在最常见的版本现时主要装备美军各常规部队及特种部队，包括三角洲特种部队、美国海军海豹部队、美国陆军游骑兵及美国海军陆战队。
2007年4月19日，美国陆军与M16/M4枪系制造商柯尔特，签订一笔总价值高达5080万美金的M4/M4A1卡宾枪生产合约，预计合约内容于2008年7月30日前全数执行完毕。
SOPMODI
上为一支M4A1，下为一支CQBRC8。
USSOCOM为其辖下部队开发的M4卡宾枪改装套件SpecialOperationsPeculiarModification。
KACRIS（RailInterfaceSystem）导轨；KAC前置折叠式机械瞄具及KAC后置折叠式机械瞄具；可快速安装及拆下的M203榴弹发射器；KAC消声器；AN/PEQ-2A雷射/红外线指示器；Trijicon's ACOG瞄准镜；reflex红点瞄准镜；夜视镜；M68CCO红点瞄准镜；EOTech反射式瞄准镜。
SOPMODII
第二代的SOPMOD改装套件，是BlockI的更新改进版本。现由多间公司生产，包括KAC（Knight's Armament Company）、ARMS（Atlantic Research Marketing Systems）、LewisMachine&Tools而Daniel Defense则生产RIS-II（新一代战术导轨）。
由不同公司生产的M4卡宾枪已在特种部队服役，澳大利亚的澳大利亚特种空勤团（SASR）使用柯尔特的出口型M4英国的特种空勤团（SAS）使用加拿大迪玛科SFW。
型号列表
注：粗体的柯尔特编号为美军装备，斜体柯尔特的编号是出口型及民间发售型，粗体名称是美军的指定名称。
其他型号
M4卡宾枪在美国及部分国家均有获授权生产或使用，当中亦包括了一些半自动民用型。所有生产过M4卡宾枪及其改型的国家包括：美国、加拿大（ColtCanada）、德国（黑克勒-科赫、SchmeiserOverland Arms及瓦尔特）、英国（Imperial Defence Service）、瑞士（SwissArms、AstraArms及B&T）、捷克（LUVO Arms及Pro Arms）、黑山（Tara）、乌克兰（Zbroyar）、俄罗斯（Moroto）、土耳其（MKE及SafirArms）、格鲁吉亚、中国（北方工业）。
以M4作基础的枪械包括：
CQBR—由美军更换M4卡宾枪上机匣及短枪管改装而成的近战步枪，枪管只有10.3英吋（260毫米）。
大毒蛇M4－由美国大毒蛇武器公司（Bushmaster）生产的M4，据说价格比柯尔特生产的M4便宜。目前已知装备在捷克特种部队和格鲁吉亚军队。
KACSR-16－由美国奈特武器公司（Knight'sArmament）生产的M4改型，目前已知获香港特别任务连及波兰GROM采用。
LWRCM6－由美国LWRC公司生产的M4改型，目前已知获英国特种空勤团采用：美国军械公司授权生产的M4。
R4－由美国雷明登武器公司（RemingtonArms）生产的型号（并非官方M4）；
SR-556－由美国儒格-斯特姆（Sturm,Ruger）生产的型号；
LR-300－由美国Z-M武器公司（Z-MWeapons）生产的改型；
迪玛科SFW及迪玛科C8—由加拿大迪玛科（现在是柯尔特加拿大）生产的M4/M4A1；
HK416－由德国黑克勒-科赫（Heckler&Koch）生产的M4改型，采用不锈钢枪身及类似HK G36的短冲程活塞传动系统，比原版M4更可靠。获多国军队及执法部门的采用。
B&TM4－由瑞士B&T公司生产的型号；
SIG16、SIG716及M400－由瑞士SwissArms生产的型号；
LA-16－捷克LUVOArms生产的型号；
TM4－黑山Tara公司仿制的型号，目前已装备黑山军队；
Z-15－乌克兰Zbroyar公司生产的半自动民用型；
VPO-140－俄罗斯莫罗托公司（Moroto）生产的半自动民用型；
G5卡宾枪—乔治亚生产的卡宾枪，以M4作基础；
T-14－土耳其SafirArms仿制的型号；
CQ-A卡宾枪—中国北方工业的平顶仿制版本；
马来西亚SME工厂的特许生产型。
特种作战突击步枪—菲律宾的法弗兰斯特制品工业（英语：Ferfrans）公司改进设计至M16A1、AR-15和M4等步枪及生产的一系列突击步枪及卡宾枪系统。
诸元
印度军队使用M4A1 M4A1目前多用于特种部队
美国法警使用M4搜查
枪托
一代：伸缩枪托，两段固定位置，类似缩短版固定枪托。
二代：铝制伸缩枪托，两段固定位置，主要用于600系列的卡宾枪。
三代：非金属制的塑胶伸缩枪托，两段固定位置，1985年推出，主要用于700系列的卡宾枪和早期版本的M4。
四代：尼龙制伸缩枪托，四段固定位置，2002年推出，由PicatinnyArsenal的工程师LilyKo设计，装有背带转环、后托版，用于之后的M4。
发射模式
S—1—F：安全（S）—半自动（1）—全自动（F）
S—1—3：安全（S）—半自动（1）—三点发（3）
S—F—1—3：安全（S）—全自动（F）—半自动（1）—三点发（3）（第一代）
S—1—3—F：安全（S）—半自动（1）—三点发（3）—全自动（F）（第二代）
照门
A1：只可调整射程
A2：可调整射程及风偏
平顶：装有MIL-STD-1913战术导轨，整个后照门提把可拆
枪管类型
A1：轻型枪管，原型直径0.675及0.575寸
A2：又名政府型，枪管前端直径加厚至0.715寸
HB（HBAR）：重枪管型
M4：政府型枪管，前端有缩小的颈口以安装M203
M4HB（HBAR）：M4重枪管加厚型
枪管膛线缠距
1:7：右旋，7寸（177.8毫米）
护木
短圆肋纹型：卡宾枪长度的圆肋纹型护木，仅有单层隔热片。
M4：椭圆卡宾枪型护木，装有双层隔热片，后期的版本在表面上为消光黑。
枪口装置
A1：鸟笼型消焰器。
A2：鸟笼型消焰器，底部封闭以防止发射时射手被消焰器气孔喷出气体吹动的尘土影响。
枪型
步枪：20吋枪管长
卡宾枪：14.5吋枪管长
突击型：11.5吋短枪管长
CQB型：10.3或10.5吋枪管长
版本
政府型（USGI）：美军公发的订制产品，枪身印有“美国政府财产”（PROPERTYOFU.S.GOVT.）字样。
商业版（commercial/export）：柯尔特公司对美军以外的警察单位、外国军警贩售的商业产品版本。
扩增版（Enhanced）：同时具有全自动与三发点放的功能，加上保险、半自动共有四种射击模式的版本。
配件
后期型M4卡宾枪（配备KAC RAS护木）；
装有M26霰弹枪的M4；
M203/M203A1/M203PI榴弹发射器—40毫米单发榴弹发射器；
M320榴弹发射器—40毫米单发榴弹发射器；
M26霰弹枪—前护木下挂式霰弹枪；
两脚架；
瞄准镜—M68CCO红点瞄准镜、EOTech反射式瞄准镜、Trijicon'sACOG瞄准镜；
雷射/红外线指示器；
消声器；
及所有对应M1913导轨（MIL-STD-1913Picatinnyrail）的配件。
使用国家地区
阿尔巴尼亚、阿富汗、阿尔及利亚、阿根廷、澳大利亚、阿塞拜疆、孟加拉国、巴哈马、巴林、比利时、伯利兹、玻利维亚、波斯尼亚和黑塞哥维那、巴西、加拿大、智利、哥伦比亚、科特迪瓦、哥斯达黎加、克罗地亚、捷克、丹麦、多米尼加共和国、东帝汶、厄瓜多尔、埃及、萨尔瓦多、法国、格鲁吉亚、德国、加纳、希腊、危地马拉、海地、洪都拉斯、匈牙利、冰岛、印度、印尼、伊拉克、以色列、意大利、牙买加、日本、约旦、哈萨克斯坦、科索沃、黎巴嫩、利比亚、马其顿共和国、马来西亚、墨西哥、摩纳哥、黑山、摩洛哥、尼泊尔、荷兰、新西兰、挪威、巴基斯坦、巴拿马、菲律宾、波兰、葡萄牙、俄罗斯、沙特阿拉伯、塞尔维亚、西班牙、新加坡、南非、韩国、斯里兰卡、叙利亚、泰国、中国台湾地区、汤加、突尼斯、土耳其、阿拉伯联合酋长国、英国、美国、乌兹别克斯坦、也门、中国香港（警察机动部队：特别行动连）
