M16A4是在M4A1卡宾枪之后大约一年推出，两者结构相似，许多部件通用。它是将枪械作为一个模块、火控系统作为一个模块来设计的。瞄具采用了许多的新技术，但枪械本身改进不多。机匣为平顶式，上端有MIL-STD-1913皮卡汀尼导轨，可安装瞄准设备或可拆卸提把。枪机和其他M16系列一样有特富龙润滑涂层，以提供可靠性。重型枪管上刻有适用的枪弹、膛线形成的数字。美国陆军和海军陆战队的M16A4均采用KAC公司的M5 RAS护木，可安装直握把、激光指示器、战术灯和其他配件，护木内侧有铝制的隔热屏。固定式枪托后部可装擦拭工具。在美国陆军野战手册中，M16A4安装RAS有时被称为M16A4 MWS或模块化武器系统。