Фирма Colt разрабатывала карабины (варианты с укороченным стволом) на базе винтовок семейства AR-15/M16 с конца 1960-х годов. Часть из этих карабинов, в частности Colt CAR-15 Commando, XM-177E1/Е2, поступили на вооружение некоторых подразделений Вооруженных Сил США, а также поставлялись на экспорт (в том числе в Израиль). К началу девяностых годов старая идея о замене в войсках пистолетов (Беретта М9) и устаревших пистолетов-пулеметов М3А1 на единый, более эффективный образец оружия, снова проросла в головах американских военных, в результате чего на вооружение ВС США в 1994 году был принят автоматический карабин Colt model 720 калибра 5,56 мм НАТО под обозначением М4. Новый карабин в первую очередь предполагался для вооружения экипажей боевых машин, расчетов техники, клерков – короче всех тех, кому по штату не положена полноценная винтовка М16А2. Однако вскоре Командование Специальных Операций США (US Special Operations Command, US SOCOM) обратило внимание на М4 как на возможный единый образец автомата для всех сил Специальных Операций в США.

Карабин М4, по сути, являлся винтовкой М16А2 с укороченным стволом и телескопическим прикладом. В 1996 году на основе винтовки М16А3 был разработан аналогичный карабин М4А1 (ко ммерческое обозначение Colt model 977), отличавшийся наличием планки типа Picatinny вместо интегральной рукоятки для переноски, а также возвратом к полностью автоматическому огню вместо режима огня с отсечкой по 3 выстрела. На базе М4А1 Центр наземных операций ВМФ США разработал специальный набор компонент, названный SOPMOD M4 kit. Этот набор имеет в качестве ядра карабин М4А1 с цевьем типа RIS (Rail Interface System – интерфейсная система направляющих). На направляющую Picatinny на ствольной коробке карабина, и на направляющие на цевье RIS могут крепиться следующие элементы комплекта: прицелы – оптический 4Х кратный ACOG, коллиматорный («красная точка») ACOG, открытый съемный диоптрический прицел; лазерные целеуказатели видимого и инфракрасного диапазона; ночные прицелы; фонари; передняя рукоятка; модифицированный 40 мм гранатомет М203 с укороченным стволом и улучшенным прицелом. Кроме того, в комплект входит быстросъемный «тактический» глушитель (точнее – устройство для снижения звука и вспышки выстрела), надеваемый прямо на штатный пламегаситель карабина. Новый карабин поступил на вооружение всех сил Специальных Операций США.

Отдельно нужно отметить, что в отличие от более ранних карабинов фирмы Кольт на базе винтовок M16, карабины M4 и М4А1 могут оснащаться штатным штык-ножом М9 от винтовки М16А2, устанавливаемым на пламегаситель и специальный прилив под газовой камерой.

Следует также сказать, что опыт противотеррористической кампании США в Афганистане в 2002 году принес не самые лучшие отзывы о М4А1. Во первых, укороченный ствол привел к снижению скорости пули, и, как следствие, к снижению эффективной дальности огня. Во вторых, ствол и цевье карабина очень быстро перегреваются при стрельбе. В третьих, укорочение ствола и перенос газоотводного отверстия в зону более высоких (по сравнению с М16А2) давлений привел к росту темпа стрельбы, увеличению износа деталей и общему снижению надежности системы. Из вышесказанного можно сделать вывод, что если в роли оружия самозащиты для экипажей боевых машин М4 еще боле или менее адекватен, то для войск Специальных Операций он пока еще сыроват. Да и витающая в умах некоторых американских генералов и политиков идея о полном перевооружении ВС США с М16А2 на М4А1 (главным образом, из соображений экономии, а также в силу большей пригодности существенно более компактных карабинов к использованию в механизированных и аэромобильных частях) в этом свете кажется уже не столь блестящей, по крайней мере – для рядовых американских солдат.

Основным производителем карабинов серии М4 и М4А1 для вооруженных сил США является фирма Colt Firearms Manufacturing Co, кроме того, военные поставки этого оружия осуществляла и американская компания Bushmaster / Quality Parts Co. Варианты карабинов М4 для гражданского и полицейского использования выпускаются как вышеназванными компаниями, так и многими другими производителями оружия в США.

Карабин М4 отличается от винтовки М16А2 только укороченным стволом с соответственно укороченным цевьем, и телескопическим выдвижным прикладом, имеющим 4 фиксированных положения. Карабин М4А1 является аналогичной модификацией винтовки М16А3, поэтому их устройство полностью идентично устройству винтовок семейства М16.