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简介
M4卡宾枪的设计可追溯至早期卡宾枪版本的M16。它们全是由尤金·斯通纳开发的CAR-15发展而来，而M4的长度比M16A2型突击步枪较短，重量也较轻，两者之中有八成的部件可以共享。一些M4A1装配较厚较重的枪管，以减低全自动开火时所产生的热力，并且加厚铝质隔热层。全数M4及M4A1均使用5.56mm口径的SS109子弹，而且仍采用M16特有的气体直推传动方式。
型号
M4/M4A1
M4跟M4A1最主要的分别是，M4拥有“S-1-3”系统（保险/单发/三点发）扳机，而M4A1则拥有“S-1-F”系统（保险/单发/全自动）扳机，早期型采用固定提把，只有三点发的M4已被全自动M4A1取代。
M4 MWS 模组化武器系统
r Weapon System）版本，简称M4 MWS（又曾名M4E2），是配备RIS护木的柯尔特M925卡宾枪，并配有大量战术配件。当初配备RIS护木的柯尔特925型卡宾枪经过测试后原被定型为M4E2，但这个名称对已有的卡宾枪安装这个护木后是否需也应更改名称疑问而放弃此称，美国陆军野战手册中则把安装RAS的r Weapon System）或简称M-4 MWS。
M4A1卡宾枪
M4A1卡宾枪（M4A1 carbine）是其中一种M4卡宾枪的衍生型，被用作特别作战用途，亦是现在最常见的版本。现时主要装备美军各常规部队及特种部队，包括三角洲特种部队、美国海军海豹部队、美国陆军游骑兵及美国海军陆战队。
2007年4月19日，美国陆军与M16/M4枪系制造商柯尔特，签订一笔总价值高达5080万美金的M4/M4A1卡宾枪生产合约，预计合约内容于2008年7月30日前全数执行完毕。
SOPMOD Block I
USSOCOM为其辖下部队开发的M4卡宾枪改装套件 Special Operations Peculiar Modification（SOPMOD） Block I。
配件：
KAC RIS（Rail Interface System）导轨KAC前置折叠式机械瞄具及KAC后置折叠式机械瞄具可快速安装及拆下的M203榴弹发射器KAC 消声器AN/PEQ-2A雷射/红外线指示器Trijicon's ACOG瞄准镜reflex红点瞄准镜夜视镜O红点瞄准镜EOTech反射式瞄准镜
SOPMOD Block II
第二代的SOPMOD改装套件（又称SOPMOD II），是Block I的更新改进版本。现由多间公司生产，包括KAC（Knight's Arpany）、ARntic Research Marketing Systeools，而Daniel Defense则生产RIS-II（新一代战术导轨）。
由不同公司生产的M4卡宾枪已在特种部队服役，澳大利亚的澳大利亚特种空勤团（SASR）使用柯尔特的出口型M4，英国的特种空勤团（SAS）使用加拿大迪玛科SFW。
其他
CQBR—是以更换M4卡宾枪上机匣及短枪管的近战步枪，枪管只有10.3英吋（260毫米）。CQA卡宾枪—中国北方工业的平顶仿制版本。迪玛科SFW及迪玛科C8—由加拿大迪玛科生产，与M4/M4A1卡宾枪相似。
随着M16A2的研制成功，美军也开始考虑为特种部队研制发射SS109/M885弹的新型卡宾枪了。就像M16A2一样，这种新型卡宾枪也是根据海军陆战队的需求而在1983年开始设计的。当时海军陆战队的武力侦察连（Force Recon）正式装备的小型肩射武器只是M3A1“注油枪”（非正式使用的是XM177E2），而 装有M320榴弹发射器的M4卡宾枪装甲车组成员也是使用M3A1，海军陆战连认为应该为这些人提供一种卡宾枪。最初柯尔特公司为海军陆战队研制的M16A2卡宾枪基本上只是把M16A2上的改变应用到653型卡宾枪上，即更换了1/7缠距的14.5英寸（368mm）重型枪管，改用M16A2消焰器，用3发点射代替全自动射击，改用M16A2的机械瞄准具。这种M16A2卡宾枪在1985年完成设计，柯尔特公司的型号编号为720型，而在军方的测试计划中称为XM4。但国会否决了海军陆战队的XM4采购预算，结果武力侦察连不得不采用海军的HK MP5-N冲锋枪来代替老旧的M3A1冲锋枪，而其他的美军特种部队则在1988年开始使用的RO727等其他M16A2卡宾枪。
美国陆军的试验与鉴定司令部（TECOM）在1986年4月重开XM4卡宾枪的研制工作和第2阶段试验。经过进一步试验和改进后，XM4在1991年3月被正式定型并命名为“美国5.56mm北大西洋公约组织口径ates Carbine, Caliber 5.56mm NATO, M4）。M4与其他M16A2卡宾枪最明显的区别特征是其枪管在距离准星座前25mm的位置上加工了一个缩颈的形状，这是在后来的试验中为了挂装M203榴弹发射器而作出的改动。为了能够挂装原有的M203榴弹发射器，M16A2在护木内的枪管直径与M16A1是相同的，但卡宾枪的护木较短而护木外又采用M16A2式的厚枪管，因此柯尔特的工程师就在护木外的枪管中段加工了这个缩颈，这样就能挂装M203榴弹发射器。固定枪托也能装上去用，但在美军中并不常见有这样做的。
M4卡宾枪还把原本只有两个固定位置的伸缩式枪托改为有四个固定位置，再后来又改为六个。另外M4的照门虽然是M16A2式的，但表尺最远只可调到600米，而非M16A2的800米。由于下机匣是M16A2的，因此射击方式为半自动和三发点射。由于M4和M16A2非常相似，事实上它们有80%的零件可以互换，因此最初也称为M16A2卡宾枪。M4首先装备82空降师，用于取替M16A1/A2步枪、M3A1冲锋枪和车辆驾驶员使用的部分9mm手枪，1994年正式列装。
M4卡宾枪首次参加实战是在1991年的海湾战争，战争爆发前美军突然发现他们缺少新步枪，许多部队仍在使用M16A1，而M16A2只是在1986年才开始陆续装备，有许多部队还没有完成换装。由于需要尽快获得大量的M16A2和M4，因此美国国防部批准增加M4的供应商，缅因州的大毒蛇轻武器公司（Bushmaster Firearms）获得一份供应M4卡宾枪的采购合同，并为陆军供应了4,000支M4，这批枪在“沙漠盾牌”和“沙漠风暴”期间被第82空降师使用，据说施瓦茨科普夫将军（Schwarzkopf）的卫兵也是使用大毒蛇M4。然而当时美军还没有取得M4的生产权（因为美国政府已经获得M16的生产权，因此当年才能把M16A2的生产合同判给FNMI），柯尔特威胁将会控告美国政府未经许可就向其他公司转让M4的工艺文件，结果大毒蛇就只得到这一份M4的政府采购合同。
在M4装备部队后，柯尔特又设计了一种用皮卡汀尼导轨代替固定提把的平顶型机匣，方便安装模块化 装有XM26散弹枪的M4卡宾枪的瞄准装置。在1994年8月这项改进也被美军接纳，并把这种平顶型M4正式命名为“美国5.56mm北大西洋公约组织口径ates Carbine, Caliber 5.56mm NATO, M4A1），在柯尔特公司的编号则为927。由于特种部队不喜欢M4卡宾枪的点射限制装置而使用其他可全自动射击的M16A2卡宾枪，因此M4A1也采用了M16A1的下机匣。但在试验中发现M4A1的枪管容易过热，有射手以全自动方式连续打完6个弹匣后护木就烫得不能直接用手去碰。尽管M4A1是一把卡宾枪而不是轻机枪，但为解决这个问题柯尔特对护木进行了改进，把铝制隔热屏由原来的单层改为双层，因此也相应地加粗了护木直径。这项改进后来也应用在新生产的M4卡宾枪上，所以早期的M4/M4A1上的护木和以前的M16卡宾枪是一样的，而后来的M4/M4A1护木都比较粗。