在１９６２年６月１６日，第３４０游骑兵连的一个排在一次行动中……在密林中与三名武装的越共遭遇，两名越共有卡宾枪、手榴弹、地雷和冲锋枪，双方距离约１５米，一名游骑兵用ＡＲ－１５全自动射击，第一个点射就有三发子弹命中一名越共，一发子弹命中头部，严重创伤；另一发是在右臂，也是严重创伤；一发子弹命中他的右侧，产生一个直径五英寸的大洞……这三发子弹中的任何一发所造成的创伤都足以至死的。
ＡＲＰＡ的报告指：通过对ＡＲ－１５和Ｍ１４的成本效益研究表明，如果装备一定数量的ＡＲ－１５会使美国步兵拥有装备ＡＫ－４７的苏联步兵所相抗衡的火力。现在国防部长罗勃特?麦克纳马拉（ＲｏｂｅｒｔＭｃＮａｍａｒａ）有了两个互相矛盾的观点：ＡＲＰＡ的报告支持ＡＲ－１５，而陆军方面却支持Ｍ１４。最后连约翰?肯尼迪总统也表示了关注，因此麦克纳马拉命令陆军部长赛勒斯?万斯（ＣｙｒｕｓＶａｎｃｅ）Ｍ１４、ＡＲ－１５和ＡＫ－４７。陆军的测试报告认为Ｍ１４更适合军队的使用，但是万斯怀疑这些测试方式有欠公正，于是命令陆军监察长调查这些测试所用的方法。监察长的综合报告指出陆军的测试人员明显地偏向Ｍ１４。柯尔特公司开始利用这个有利事件，他们利用民间媒体谴责军方测试人员过分地夸大Ｍ１４的优点，柯尔特公司指出与同类步枪相比ＡＲ－１５并不需要太多的维护，事实上国防部开始购买ＡＲ－１５时也的确没有得到相应的维护装备。在政治上获得强势支持后，麦克纳马拉在１９６３年１月２３日命令Ｍ１４停止生产。在１９６３年１１月４日，柯尔特公司获得一份生产合同――陆军购买８５，０００支ＸＭ１６Ｅ１、空军购买１９，０００支Ｍ１６。１９６４年陆军开始一项新的研究计划“轻武器系统”（ＳｍａｌｌＡｒｍｓＷｅａｐｏｎｓＳｙｓｔｅｍｓ，ＳＡＷＳ），该计划是研究１９６７年至１９８０年期间适合陆军需要的武器，这项新的研究计划对于已被正式称为５．５６ｍｍＭ１６的ＡＲ－１５十分有利。在１９６４年２月８日，空军把装备的ＡＲ－１５正式命名为美国５．５６ｍｍ口径Ｍ１６步枪（ＵｎｉｔｅｄＳｔａｔｅｓＲｉｆｌｅ，Ｃａｌｉｂｅｒ５．５６ｍｍ，Ｍ１６）。同时，陆军把他们装备的试验型命名为ＸＭ１６Ｅ１。ＸＭ１６Ｅ１与Ｍ１６的区别在于其枪机增加了枪机辅助闭锁装置。柯尔特公司、空军、海军陆战队和尤金?斯通纳都同意在步枪上增加这个使采购单价增加４．５美元的复杂装置，但是陆军赢得这个全面支持是在采用了ＸＭ１６Ｅ１三年之后，１９６７年２月２８日ＸＭ１６Ｅ１正式命名为美国５．５６ｍｍ口径Ｍ１６Ａ１步枪（ＵｎｉｔｅｄＳｔａｔｅｓＲｉｆｌｅ，Ｃａｌｉｂｅｒ５．５６ｍｍ，Ｍ１６Ａ１），在１９６６年６月１６日，柯尔特公司获得一份将近８４０，０００支步枪的价值约９１，７００，０００美元的合同，从而确保了Ｍ１６的前途。但是在１９６５年至１９６７年期间，一些主要的问题暴露出来，如导气系统没有相应的维护装置，由于对Ｍ１６的生产全过程缺乏一个有效的管理体制导致的质量问题。
球型发射药燃烧后会在Ｍ１６的枪管和导气管中留下一些粘粘的残渣，由于枪管没有镀铬而且没有清洁装置或适合的润滑物，因此很难迅速地使步枪恢复正常使用状态。残渣也增加了膛壁与弹壳之间的磨擦力，因此经常出现卡壳和断壳现象。由于球型发射药的弹道特性导致导气孔的压力，加上缓冲装置质量很轻，Ｍ１６的全自动射速每分钟在８５０－１０００发，大大地超过正常状态下的每分钟７５０－８５０发。再加上装备Ｍ１６的军队缺乏必要的训练和指导使Ｍ１６在战斗中出现了很多喜剧性的问题。
一个由国会组成的委员会于１９６７年５月１５日开始着手调查有关的问题，首席代表是密苏里洲的民主党员理查德?伊萨霍特（ＲｉｃｈａｒｄＩｃｈｏｒｄ）。在本宁堡和彭德尔顿营进行测试观察Ｍ１６的故障，并直接专程前往越南评定问题，调查委员会在１９６７年６月下旬提交报告，陈述“看上去所谓问题重重的Ｍ１６其实是一支非常优秀的步枪，其在应用中发现的种种问题均由部队内部管理不善所致。”但抽壳困难和射速的问题是由设计的缺陷引起。为了解决设计中的一些问题，ＡＲ－１５所使用的Ｍ１９３弹药中易引起残留物的含钙元素的碳酸盐的含量由原来的１％减少到０．２５％，这样就使Ｍ１６导气管的堵塞现象减少了一半，抽壳困难的现象也得到了解决。再研制一种新的较重的缓冲装置能把射速降低至正常状态，设计一种维护工具以及新枪托，使清洁工具能贮存于步枪内。最后，还要制订一项关于“应该如何正确地维护Ｍ１６”的庞大训练计划并印制一份连环漫画式的步枪维护手册，这是关于操作性问题的最终解决方法。而下一个最迫切的问题，是如何把更多的步枪交到正需要它们的步兵团的手上。于是又增加了两个承包商，哈灵顿与理查森公司（Ｈａｒｒｉｎｇｔｏｎ＆Ｒｉｃｈａｒｄｓｏｎ）和通用汽车公司的Ｈｙｄｒａｍａｔｉｃ分部（ＨｙｄｒａｍａｔｉｃＤｉｖｉｓｉｏｎｏｆＧｅｎｅｒａｌＭｏｔｏｒｓＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）都获得了Ｍ１６／Ｍ１６Ａ１的生产合同。在操作性能和生产问题上所作的努力，使得Ｍ１６／Ｍ１６Ａ１的运作开始变得相当可靠了。
当美国深深地陷入越战的泥潭中时，出现了几个Ｍ１６的衍生型，包括一种短命的狙击步枪。例如在１９６５年初，柯尔特公司的工程师首先设计了一种Ｍ１６的卡宾枪型，称之为ＣＡＲ－１５，采用轴套式伸缩枪托和一根１０英寸（２５４ｍｍ）长的枪管，用长长的消焰／制退枪口装置来抑制巨大的枪声和枪口焰。没有枪机辅助闭锁装置的空军型号称之为ＸＭ１７７，而陆军型称之为ＸＭ１７７Ｅ１，在战斗中使用过这种试验步枪，表现很好，特种部队尤其喜爱它重量轻的优点。后来的使用中发现弹道性能表现得不太稳定，因此枪管被加长到１１．５英寸（２９２ｍｍ），并重新命名为陆军的ＸＭ１７７Ｅ２和空军的ＧＡＵ－５／Ａ／Ａ（没有枪机辅助闭锁装置），但是这个型号最后被认为不完全适合军事用途而停止再一步的改进。
使用Ｍ１６／Ｍ１６Ａ１的士兵在越南战争后期的表现中并没有出现什么问题。而且在１９７０年３月１３日，美国陆军要求其他北约国家仿照美国军队的做法把Ｍ１６／Ｍ１６Ａ１定为北约的标准配备。差不多二十年前英国军队曾强烈地反对美国军械人员把７．６２ｍｍ弹定为北约标准弹，因为英国人认为他们的．２８０口径子弹更好，而现在美国陆军却要求采用一种更小的子弹！！！
Ｍ１６／Ｍ１６Ａ１枪族另一个主要的设计变化发生在１９８０年后期。北约组织在１９７７年４月至１９７９年春期间进行了一系列的测试以决定新的北约制式弹，大部份北约成员国家提交的弹药都是以标准的５．５６ｍｍＭ１９３Ｍ１６弹为基准研制的，但是西德则推出了４．７ｍｍ无壳弹。在所有测试完成后，比利时的ＳＳ１０９弹被选定为第二种北约标准弹。ＳＳ１０９弹的弹头为组合钢弹芯，枪口初速为每秒３０００英尺。它的优点是有效射程比美国的Ｍ１９３弹更远，但是要完全达到这种性能表现必需将膛线缠距改为７英寸，而原来的Ｍ１６／Ｍ１６Ａ１的膛线缠距为１２英寸。当ＳＳ１０９弹在缠距为１２英寸的步枪中发射时，ＳＳ１０９弹的表现只比Ｍ１９３弹好一点点。因此，美国军队决定尽快改变膛线缠距并改进Ｍ１６／Ｍ１６Ａ１的一些不足，新的设计包括有下列的变化：
枪管膛线缠距为１：７，并加粗枪管直径使之接近消焰器直径。
更坚固耐用并符合人体工程学的枪托。
护木改为可以互换的上下两半式，而非原来的左右两半。
照门的风偏和高低可调。
重新设计消焰器以抑制枪口上跳及减少射击时的扬尘。
全自动射击模式改为三发点射，以便在战斗中节约弹药。
在１９８１年夏季期间，Ｍ１６Ａ１Ｅ１进行了非常彻底的测试，并且在１９８２年９月定型为Ｍ１６Ａ２，但直到一年后，即１９８３年１１月２０日它才正式地被海军陆战队采用。此时陆军中的部分人正试图说服相关部门不采用Ｍ１６Ａ２，虽然他们也承认大量的Ｍ１６Ａ１在长期使用和训练后已经很耗损严重了，但最后，陆军还是在１９８５年采用了Ｍ１６Ａ２。在１９８０年代后期，美国将Ｍ１６Ａ２的生产合同判给ＦＮ美国公司。
在巴拿马、波斯湾和 索马里 的军事冲突之后，又出现了一种比较短的Ｍ１６Ａ２型号。柯尔特公司的工程师把枪管弄短至１６英寸，枪管上增加了一个缩颈用以挂装Ｍ２０３榴弹发射器，早期ＸＭ１７７系列的伸缩枪托。他们也在一个子变体上设计了一个新的机匣盖以安装模块化的瞄准系统。在１９９４年８月，所有的改进都被采用，美国５．５６ｍｍ北大西洋公约组织口径Ｍ４卡宾枪（ＴｈｅＵｎｉｔｅｄＳｔａｔｅｓＣａｒｂｉｎｅ，Ｃａｌｉｂｅｒ５．５６ｍｍＮＡＴＯ，Ｍ４）采用新枪管和伸缩枪托，尽管新的模块化机匣已经生产了，但首先装备的Ｍ４仍然是带瞄具提把的标准Ｍ１６Ａ２机匣，Ｍ４的射击方式为半自动和三发点射。美国５．５６ｍｍ北大西洋公约组织口径Ｍ４Ａ１卡宾枪（ＴｈｅＵｎｉｔｅｄＳｔａｔｅｓＣａｒｂｉｎｅ，Ｃａｌｉｂｅｒ５．５６ｍｍＮＡＴＯ，Ｍ４Ａ１）采用新枪管和伸缩枪托以及新的机匣盖以安装多种瞄准装置，包括夜视瞄具和红外激光瞄具，或安装在可卸提把上的标准瞄具，Ｍ４Ａ１能进行全自动射击，像Ｍ１６Ａ１。Ｍ４和Ｍ４Ａ１由柯尔特公司和大毒蛇公司（ＢｕｓｈｍａｓｔｅｒＡｒｍｓ）生产。后来，军队又得到Ｍ１６Ａ３和Ｍ１６Ａ４。Ｍ１６Ａ３和Ｍ１６Ａ４都和Ｍ１６Ａ２一样，但是两者均有模块化机匣盖。Ｍ１６Ａ３能全自动射击，像Ｍ１６Ａ１，而Ｍ１６Ａ４则使用Ｍ１６Ａ２的三发点射装置。另外，也因应模块化机匣盖研制了几种类型的光学瞄准装置。新的瞄准装置包括近距离战斗用的“红点”瞄准镜，很像民间的ＩＰＳＣ类比赛用的快速瞄准镜，另外还有使用红外热成像的瞄准镜，在夜晚通过人体的热量显示目标。
Ｍ１６全面配发到部队后首次在战斗中登场是在１９６５年１１月越南ＩａＤｒａｎｇ山谷中的战斗，而且表现得相当好。哈洛德?Ｇ?摩尔?朱利奥尔（ＨａｒｏｌｄＧ．ＭｏｏｒｅＪｕｎｉｏｒ）中校（后升为中将）在报告中写道：
这次胜利是由“勇敢的士兵和Ｍ１６带来的”。但是当Ｍ１６配发的数量增加时，关于战斗失败的报告也是这样写的。在１９６７年５月，一名海军陆战队员所写的家信中就有这样的内容：“我今天上船时刚好收到了你的信。从上个月的２１号到今天我们都在实施一次行动。目前敌人伤亡很大，而海军陆战队的伤亡比较轻微所以我才能回到基地看报纸。让我给你一些统计数字看看为什么说伤亡轻微。在我们营里失去了接近１４００人，有半数的人能回来。我们连里失去了２５０人，有１０７人回来。我们排里失去了７２人，有１９人回来。我想我的运气到头了，他们（死神）最后也会找上我的。可是，我只是被一块小弹片打中了。我希望我的伙伴们都可以说这样的话。
……信不信由你，你知道是什么东西杀了我们大部份的人吗？是我们自己的步枪。在我们离开冲绳岛之前，我们全部都配发了这种新步枪――Ｍ１６。实际上我们发现几乎每个人的死的时候都在处理他的步枪――因为他的步枪出故障了。有一位跟我们在一起的女记者拍下了这些照相，五角大厦发现后不让她公开这些照片。他们说他们不希望影响美国公众的情绪。这不是很可笑吗？”
由凯萨琳?利莱（ＣａｔｈｅｒｉｎｅＬｅｒｏｙ）拍摄的照片在巴黎《竞赛》杂志上公开，一片哗然。但问题在六个月内就解决了，而且Ｍ１６／Ｍ１６Ａ１的表现证明尤金?斯通纳设计了一把优良的步枪：粗犷、耐用、可靠和精确。现在Ｍ１６系列又被美国被许多警察战术分队所采用，还有其他国家的军队也采用了，特别是加拿大还生产了他们的Ｍ１６，称之为Ｃ７步枪。
尽管曾被预言Ｍ１６在沙漠环境中使用将会产生很多问题，但Ｍ１６枪族在海湾战争中表现得非常可靠。它的新型号――Ｍ４／Ｍ４Ａ１卡宾枪已经在美国的特种作战部队中服役了，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。而陆军已经开始为主要的战斗单位像第８２空降师和第１０１空降师全面装备Ｍ４／Ｍ４Ａ１。Ｍ４／Ｍ４Ａ１卡宾枪正在替换军队手中的Ｍ１６Ａ２和部分的Ｍ９Ｂｅｒｅｔｔａ手枪，因为它的射程远杀伤力大而结构又比较紧凑。
根据目前美国的经济和政治状况，再加上苏联的瓦解以及国家安全威胁程度的降低，Ｍ１６系列步枪的服役期一定会超过Ｍ１９０３春田步枪的纪录。
