Ударно-спусковой механизм рассчитан на ведение стрельбы одиночными выстрелами и очередями (в том числе фиксированными по 3 выстрела).
Для удобства удержания винтовки при стрельбе очередями «с руки» на пистолетной рукоятке имеется упор для среднего пальца.
Для взведения рукоятка затвора отводится назад. Затвор забирает патрон, досылает его в патронник и останавливается, только когда патрон полностью входит в него. Затворная рама продолжает двигаться и поворачивает затвор против часовой стрелки, восемь запирающих выступов входят в упоры ствола.
После выстрела под действием энергии пороховых газов рама движется назад, поворачивая и отпирая затвор. После этого она захватывает затвор и продолжает откат вместе с ним. Выбрасыватель извлекает гильзу, и подпружиненный палец выбрасывает ее в окно на правой стороне ствольной коробки. Затворная рама сжимает пружину и цикл повторяется.
В новой модели были впервые применены устройства, позволяющие вводить поправки нулевой точки прицеливания в зависимости от дальности стрельбы и бокового ветра. Мушка имеет прямоугольную форму, что уменьшает ошибку прицеливания. Прицел рассчитан на стрельбу до 800 м и имеет регулировку в 2 плоскостях.
Питание винтовки осуществляется из съемного магазина емкостью 30 (20) патронов. Из М 16 А 2 можно стрелять патроном М 193, но штатным считается М 855.
Главная внешняя отличительная черта М 16 А 2 — ребристая ствольная накладка из двух взаимозаменяемых половин, изготовленных из специальной ударопрочной пластмассы с повышенными теплоизоляционными свойствами. Для упрочнения она имеет характерные ребра жесткости.
Приклад и рукоятка также штампуются из ударопрочной пластмассы. Приклад заполнен пенопластом и на 16 мм длиннее приклада М 16 А 1, что обеспечивает большее удобство при прицеливании. Стойка прицела также используется в качестве ручки для переноски винтовки. Откидывающаяся нижняя планка спусковой скобы позволяет стрелять из винтовки в теплых перчатках.
