美軍在裝備M16A1步槍后，單獨宣布選擇5.56x45mmM193步槍彈作為軍用制式步槍彈，又要求北約國家也選擇M16、M16A1步槍作為制式武器，這一行為遭到北約多國特別是英國的強烈反感，畢竟當年是美國一意孤行要推廣7.62x51mmT65步槍彈的，現(xiàn)在倒好，說翻臉就翻臉！但是M16步槍和5.56x45mmM193步槍彈（制式化的.223英寸雷明頓步槍彈）性能優(yōu)勢又擺在那里，于是1977-1979年期間，北約開展了第二次輕武器彈藥選型。
雖然前面提過，M16、M16A1步槍發(fā)射的5.56x45mmM193步槍彈性能不錯，特別是在近距離內有很低伸的彈道和強大的致傷效果，但這個彈畢竟是民用彈起家，彈頭是全鉛芯的，中遠距離侵徹力相對不足，作為突擊步槍用彈問題不大，如果用在輕機槍上就力不從心了。美國人自己也很清楚這一點，所以在此次北約輕武器彈藥選型中，美國拿出了改進型的XM777步槍彈，其尺寸還是5.56x45mm，但是彈頭結構改進了，改為鋼鉛復合結構，彈頭前半部分是一個鋼錐，后半部分是鉛柱，彈頭重3.35-3.47g，比M193步槍彈彈頭略輕，侵徹力要比M193步槍彈好。但是這次選型獲勝的不是美國，而是比利時，比利時推出的5.56x45mmSS109步槍彈最終被定為北約制式步槍彈，對這個結果美國也表示接受，因為SS109步槍彈的彈殼與M193步槍彈通用，轉產新彈付出的成本不高。
5.56x45mmM855步槍彈（美國生產的SS109步槍彈）
一方面SS109步槍彈被確定為新型制式槍彈，另一方面到1980年代，大批M16A1步槍因為日常訓練使用，壽命也接近終點，所以美軍開始研制M16A1步槍的改進型產品，試驗編號為M16A1E1，該試驗型號在研制時也充分聽取了軍隊使用M16A1步槍反饋的意見。到1982年9月，M6A1E1被正式定型為M16A2步槍，同時，SS109步槍彈也賦予了美軍編號叫M855步槍彈，配套的L110曳光彈被賦予編號為M856曳光彈。美國海軍陸戰(zhàn)隊于1983年，陸軍于1985年起正式換裝M16A2步槍。
M16A2步槍
與M16A1相比，M16A2的變化有以下幾處：
1、改用SS109步槍彈（M855步槍彈），槍管纏距從12英寸改為7英寸，彈頭轉速更高，飛行更穩(wěn)定。
2、因為SS109步槍彈理論射程更大，可達800m，為充分發(fā)揮其中遠距離優(yōu)勢，M16A2的表尺和A1比有所變化，在原本簡單的L形翻轉表尺下方增加了一個可調旋鈕，轉動旋鈕可抬高表尺，最大表尺射程定為800m，同時把原先2mm直徑的小覘孔擴大為5mm；而原先A1的表尺只有遠近兩檔，0-300m用較低的7mm直徑大覘孔，300-460m用較高的2mm直徑小覘孔。
M16A2的表尺下方有一個轉輪可調節(jié)高度，最大表尺射程可調到800m
M16A1的表尺很簡單，就是一個L形翻轉表尺，沒有高低調節(jié)轉輪，側面的轉輪只是用來調風偏。
但是這個適應SS109彈的改進好評并不多，尤其是表尺下方可調高度的旋鈕，幾乎很少用，因為用機械瞄具打400m以上距離的目標實在太難，這也不是突擊步槍的主要任務。
3、原A1型的左右對半合攏三角形護木改為圓柱形上下兩半合攏，圓柱形護木外有一圈圈散熱肋條，兼做防滑紋，護木上下開有散熱孔。
護木可能是A1與A2外觀上最大的區(qū)別
4、護木前方外露的槍管加粗，和槍口消焰器直徑差不多，提高槍管剛度和熱容量，護木內的槍管因為要固定M203槍掛榴彈發(fā)射器，所以直徑沒變。
A1(上）與A2（下）槍管對比，A2外露的槍管明顯加粗
5、槍口消焰器下方的兩個開孔取消，減輕槍口上跳，避免臥姿射擊時吹起地上的灰塵。
6、槍托加長16mm，適應美軍士兵的臂長。
6、拋殼窗后方增加一個三角形凸起，拋出的彈殼會撞擊這個凸起然后規(guī)律地向前飛出，改善拋殼方向，避免拋出的彈殼打到射手自己臉部。
A2的拋殼窗后方有一個三角形凸起（這支其實是民用步槍，只能半自動射擊，快慢機只有保險、單發(fā)兩檔）
應當說，以上這些改進都是合理的，但M16A2有一個改變爭議很大，就是將原先M16、M16A1的單發(fā)、連發(fā)模式改為單發(fā)、三發(fā)點射模式，取消了連發(fā)。這種改變主要是迎合美國陸軍高層官僚的觀點，他們認為連發(fā)模式在戰(zhàn)場上不實用，缺乏經驗精神緊張的士兵會死扣著扳機不放幾秒鐘打光一個彈匣，白白浪費彈藥，不如用強制設定的三發(fā)點射模式取代連發(fā)，強迫士兵打三發(fā)點射。這種觀點在基層作戰(zhàn)部隊遭到強烈抵觸，連AR-15的設計師斯通納本人也激烈反對，聲稱這種“改進”完全背離了突擊步槍的初衷。突擊步槍的價值就是能連發(fā)射擊，提高近戰(zhàn)火力密度，要裝三發(fā)點射功能不是不可以，但不能本末倒置用三發(fā)點射功能取代連發(fā)，畢竟在近距離遭遇戰(zhàn)等場合連發(fā)功能還是有用的，士兵可以用連發(fā)射擊覆蓋一個區(qū)域。而且，如果是訓練不足精神緊張的士兵，即使是強制三發(fā)點射模式也不會改善什么，他們會根本不好好瞄準，機械地一次次亂扣扳機，打出一個個毫無準頭的三發(fā)點射，結果一發(fā)都沒打中（彩云本人在早年的CS1.5，后來的吃雞里就是這種菜鳥，當年打CS的時候經常被同學轟下場）。
M16A2的保險/快慢機，只有保險（SAFE）、單發(fā)（SEMI）和點射（BURST）三個模式，沒有連發(fā)。
雖然三發(fā)點射代替連發(fā)的爭議很大，但是M16A2步槍還是在1980年代起取代陸軍、海軍陸戰(zhàn)隊里的M16A1步槍，參加了入侵巴拿馬、海灣戰(zhàn)爭、索馬里維和行動等80年代后期到90年代的軍事行動，到2003年伊拉克戰(zhàn)爭時，美國海軍陸戰(zhàn)隊還在使用M16A2步槍。
入侵巴拿馬“正義行動”時的美國游騎兵，他們裝備的是M16A2，照片中還有早期型M249
1991年海灣戰(zhàn)爭時的美軍
2003年伊拉克戰(zhàn)爭時期的美國海軍陸戰(zhàn)隊，還在用M16A2
但是也有單位不買賬，就是不要三發(fā)點射，比如美國海軍。他們采購的是能連發(fā)的型號，早期叫M16A2E3，后來正式定名為M16A3。M16A3在外觀上和M16A2完全一樣，只是射擊模式重回單發(fā)-連發(fā)，沒有三發(fā)點射。除了海軍使用，這種M16A3更多的用于出口。
美國海軍使用的M16A3，外觀上和A2一樣，但是能連發(fā)
在美國陸軍全面裝備M4、M4A1卡賓槍后，海軍陸戰(zhàn)隊沒有跟風，還是堅持裝備標準長度槍管的M16步槍，于是他們裝備了M16A4步槍。和M16A2相比，M16A4可以看做是導軌化的A2，機匣為平頂，提把是可拆卸的，不裝提把時可以裝各種光學瞄準鏡，護木上的導軌可以安裝各種戰(zhàn)術附件，但是不知道為什么，發(fā)射模式還是A2的單發(fā)、三發(fā)點射，不能連發(fā)。目前這種M16A4還在美國海軍陸戰(zhàn)隊服役。
M16A4，其實是導軌化，平頂機匣的M16A2
正在用M16A4射擊的美國海軍陸戰(zhàn)隊士兵，它槍上的提把是加裝上去的
不裝提把時，導軌上可以裝瞄準鏡
