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在1981年夏季期间，m16a1e1进行了一次非常彻底的测试，并且在1982年9月定型为m16a2，一年后，即1983年11月20日它才正式地被海军陆战队采用。而此时陆军中的部分人正试图说服相关部门不要采用m16a2，虽然他们也承认大量的m16a1在长期使用和训练中已经损耗很严重了，但经过商讨研究，最后，陆军还是在1985年采用了m16a2。1986年，美国陆军部宣布在8年内，1986～1994采购2000万支m16a2步枪进行全面换装。
本来，柯尔特公司也参与了这次m16a2的改进计划的，但是在1988年，柯尔特公司却因为报价高于fnmi，比利时fn公司在北美开设的制造厂而失去了美国陆军订购m16a2的生产合同，结果美军装备的m16a2枪身上被打上了fnmi的标志。m16a2的初始型号只具备半自动和3发点射功能，这也是迎合了某些美国陆军高级军官的主张。而英国专家特别赞赏这种发射方式，他们认为“可控的3发点射可以得到较高的命中率，这比一下子向敌方喷射10或15发子弹要好。”
这确实是一种节约弹药的好方法。可是美国一些军事专家和技术专家却对此做了激烈的反对。因为这种设计思想从根本上动摇了突击步枪的宗旨。突击步枪在战术使用上的主要意图是借助突然和猛烈的火力阻止、压制、歼灭或震慑敌人。所以m16a2定型后又推出了一些有全自动发射功能的改型，不过这些全自动的m16a2多数是用于出口，美国陆军和海军陆战队装备的多是三发点射的美国政府标准型，645。另外，柯尔特公司向执法机构销售的m16a2名称也定为了》
在这件事上，斯通纳本人也是激烈地反对m16a2的初始型号，他并不是反对3发点射机构，而是反对用3发点射代替全自动射击，因为这样做完全背离了他当初设计m16的初衷。早在20世纪60年代，美国有相当一部分军人倾向于步枪的半自动射击方式，理由是全自动射击会白白浪费弹药，当时斯通纳还为此据理力争。不少专家发现在二战当中，大约有4／5的m1伽兰德步枪手在战斗中不扣扳机，距bar步枪越近的士兵越是呆看bar连续射击的壮观场面，因此士兵得出“半自动在实战中无用”论。
斯通纳认为半自动步枪即使在一名训练有素的士兵手中也难以发挥其最大的威力，原因有以下几个：一、选择目标时犹豫不决；二、敌人一反击就停射；三、邻兵伤亡时分散精力；四、扣一发响一发，由于紧张甚至恐惧，弹头射出去不是偏高就是偏低，打不中目标。具有全自动射击方式的步枪则完全是另一回事。
士兵握住着bar这样的枪会感觉到他已经控制着一个区域，只要敌人出现在这个区域里，就一律全部拿下。虽然美军对m16步枪进行了多次改进，但m16仍然存在许多不尽人意之处。例如野战分解比较复杂；全枪较长，机动性较差；加粗枪管会提高性能，但影响到m203榴弹发射器不能挂装而只好使用只加粗护木的以前的枪管；三发点射机构设计不佳，每发射3发凸轮转动一圈，如果中断射击停止的位置不同，再次扣动扳机的扳机力就不一样，以致影响单发射击精度等等。
其中一个重要问题就是枪机太轻而导致的惯性小，容易出现后坐不到位或复进不到位的故障，尤其是在泥水或风沙等恶劣环境中受影响最大。在黛米摩尔主演的电影《g·i·jane》中海豹队员在m16的枪口上套上套的情节并不是虚构。m16的使用说明书上也说明枪管进水后不能立即射击，这是因为m16的导气管太长太细，如果进水就会影响到自动射击。如果士兵需要携枪潜水，一个最实用也是最基本的解决方法就是在枪口上紧紧地套上避孕套。不过，m16枪族在海湾战争的沙漠环境中表现得非常可靠。1987年9月底，美国陆军提出了“美国陆军轻武器总规划”，m16a2作为单兵武器至少要装备到1994年。
在1989年开始的acr，先进战斗步枪计划的目的之一就是寻求m16a2的替代品。但由于没有一个acr的参与竞争者能达到综合性能比m16a2还好的要求，这个计划最终被取消。现在美军已经抛弃了一些人所主张的“轻武器万能论”，肯定了单兵武器并不是单独作战的，而是主要对付有生目标、轻型车辆和防御工事内的敌人。至于轻装甲目标和低速空中目标则由其他专门武器对付。m16a2的改进型m16a3的诞生进入1990年代，由于acr计划夭折，美国军方已经看不到依靠现有技术为士兵提供革命性的制式步枪，所以他们倾向于对原有武器进行修改，于是这样就出现了m16a2的改进型》
柯尔特公司的acr方案是在m16a2的基础上作出改进，设计出新的伸缩枪托，新的握把，新的护木，新的枪口制退器和发射双头弹，并且取消提把，这个方案提出的相当保守，当时就有人称其为m16a3。m16a3的设计保留m16a2的基本特征不变，只是作少量的改进，其基本宗旨是大幅度地提高射击精度，并没有打算采用任何高新技术，因此军方最初的打算是在三年内，1993年至1995年内广泛装备m16a3。m16步枪本身并没太大改进的余地，其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。
当时m16a3的计划是在借鉴一种为m16a2开发的名为“”系统的护木，和现在的kac生产的ris护木类似，在增设的m1913标准导轨上可选择地安装新型的瞄具。其具体方案是这样的：在m16上下左右各设一个导轨，取消m16机匣上方的提把，上方的导轨从机匣上方延伸至枪管前端；前护木下的导轨上安装折叠式小握把，或安装m203榴弹发射器；其他的导轨可以安装激光瞄准器、光学瞄准具等。
m16a3更换安装了铝合金制的“”系统后重量比m16a2减轻0。23kg。但当时因经费紧张，估计只能为每个步兵班配备3～4支m16a3。据传当时美国陆军军械、弹药和化学司令部已经与m16a2的生产商签订了2710万美元的合同，对64725支m16a2枪进行改进。m16a2生产商fnmi的m16a3改进计划，被称为“firm—m16”。同的改装也可以在m4上实现，被称为“firm—m4”。firm除了瞄准镜座导轨外，还增加了一个新的消焰器。
由于美军不会装备mirm—m16，所以fnmi只能直接向使用者推销“firm”的配件。到了1990年代中期，各媒体上始终没有关于m16a3定型的报道。除了关于美军特种部队和快速反应部队大量装备m4卡宾枪的报道外，通过各类新闻片断中看到在世界各地奔波的美军手上仍然拿着的是m16a2枪，或者是根本就没有必要花那么多的钱改装一支专门安装先进瞄准具的m16a3，只需要直接在m16a2上安装瞄准具就可以了。到了1997年11月，美国陆军开始全面换装制式步枪，但接任的却不是m16a3，而是m4系列卡宾枪。
后来，一些被认为是传说中的m16a3和m16a4的实物图片出现了。m16a3的外形和1990年代初的设想相差甚远，它的改进仅仅是将固定的提把改为整合m1913导轨的平顶型机匣的结构，即和m4a1相同，其他方面则是完全保留了m16a2的特征，不过m16a3能全自动射击，这一点和m16a1一样。相比之下，m16a4的改进则较大，除了把m16a3的护木改为kac公司生产的ris护木套件，和4／相同外，还对发射机构作出了很大的改进以提高其可靠性能。到2002年底，海军陆战队正式宣布采用》
m16a4的出现，是在美国陆军全面装备m4／m4a1以后，美国海军陆战队也宣布全面装备m4／m4a1，以代替其原来使用的m16a2。在2002年下半年，经过一番辩论后，美国海军陆战队司令将军通过《海军陆战队时报》正式宣布，美国海军陆战队经过2年的测试和评比，最终决定放弃全面换装m4而装备m16a4，装备时间从年底开始。但海军陆战队实际上也没有全面装备m16a4，机械化部队仍然把m4作为主要武器。尽管m4／m4a1在步兵战斗的射程内已经有足够的精确，但海军陆战队还是决定选择射程更远的》
为什么海军陆战队会走回头路，重新选择20英寸长的枪管呢？与阿富汗的战争说明了海军陆战队的选择原因：ss109／m885弹在阿富汗战场上表现出缺乏杀伤力，特别是在使用m4或c8卡宾枪发射时，ss109／m885要达到有效杀伤力、命中目标时的弹头速度必须在732m／s以上，弹头以这个速度穿过一段距离后开始偏转，偏转时就会造成较大的创伤。而m4／m4a1的初速较低�