它是突击步枪的缩短版本，获世界各国的军队及警队采用

M4卡賓槍（M4 carbine）是M16突擊步槍的縮短版本， 獲世界各國的軍隊及警隊采用。 M4最大改良為在槍管距離準星座前25毫米的位置上增加一縮頸， 用以掛裝M203榴彈發射器， 此外也能改裝成固定槍托；由于M4和M16A2構造十分相似， 甚至有高達85%的零件可以互換， 因此最初也有人稱其為M16A2卡賓槍， 主要用于替代M16A1/A2步槍、M3沖鋒槍和車輛駕駛員使用的部分9毫米手槍， 并于1994年正式列裝。

M4主要改良是將三點放改成全自動， 但由于全自動射擊下容易造成過熱的情形， 當使用連發方式打完6個彈匣后， 護木就燙得不能直接用手去碰， 所以護木改良成更粗厚并有兩層鋁隔熱片。

另外重要的改良為MIL-STD-1913的實際應用， 去除了原有的提把并換成從陸軍ACR計劃的經驗中獲得的皮卡汀尼導軌（Picatinny rail）， 方便安裝各種瞄具， 1994年8月這項改良也被美軍采用。 這種平頂（Flattop）構型的M4的最早型號為M4E1（Colt型號為Model 921）， 后來正式命名為M4A1， 并在1994年被USSOCOM采用。

2001年因為911事件而開始駐軍阿富汗的USSOCOM， 發現M4槍管在全自動射擊多個彈匣的情況下容易過熱并造成損壞， 而當特戰人員在高山寒冷的天氣下射擊M4A1， 瞬間的熱脹冷縮作用常發生故障的情形， 嚴重的話甚至槍管會炸開。 因此緊急改良采用重型槍管。 在槍管整體加厚后雖然會略為增加重量， 但全自動射擊時更耐熱也更準確。 這些采用重型槍管的槍支還配有一重量稍大，

被稱為H2的新緩沖器。

雖然M4系列具有緊湊及輕巧等優點， 但它的短槍管令出口初速及火力降低， 縮短的導氣系統令射擊聲音增大， 槍管過熱亦較快。 而沿用M16的導氣系統， 開火時是依靠氣體推動整個系統。 一些武器專家認為， 它直接將氣體導入開火裝置， 容易攜帶碳渣， 從而產生污垢和熱量， 造成潤滑劑干燥， 可能會在沙漠地區出現可靠性問題。