Штурмовая винтовка М 16 и ее модификация М 16 А 1, сконструированные американцем Юджином Стоунером, получили широкое распространение в 60–70-х гг. ХХ в. Несмотря на ряд незначительных недостатков, для оружейных мастеров многих стран мира они стали своеобразным эталоном малокалиберной штурмовой винтовки. Однако в конце 70-х гг. ХХ в. стало очевидным, что это оружие явно устарело. После обобщения почти 20-летнего опыта эксплуатации винтовки в 1982 г. ее подвергли очередной модернизации.
Новая штурмовая винтовка по традиции получила обозначение М 16 А 2. Проведенная модернизация в первую очередь коснулась ее ствола. Во многом это было обусловлено тем, что в 1980 г. на вооружение стран НАТО был принят новый 5,56 мм патрон, получивший обозначение М 855. Его разработкой занимались бельгийские конструкторы, взяв за основу патрон SS 109. В отличие от М 193, используемого для стрельбы в М 16 и М 16 А 1, новый патрон имел удлиненную пулю, оснащенную стальным сердечником. Это увеличило ее массу на 0,4 г и обеспечило требуемое пробивное действие по целям, защищенным средствами индивидуальной бронезащиты. Хотя внешне оба патрона не сильно отличаются, пуля М 855 имеет лучшую аэродинамическую форму, она устойчивее в полете и медленнее теряет кинетическую энергию. Во время испытаний нового патрона его пуля на дальности до 100 м пробивала броню толщиной 3,5 мм, а на дистанции до 1300 м пробивала американскую каску.
Переход на патрон М 885 потребовал от Ю. Стоунера изменить шаг нарезов ствола с 305 мм до 178 мм. При этом сохранилась возможность использовать для стрельбы из М 16 А 2 старый патрон М 193, однако убойное действие его пули несколько уменьшалось. Кроме этого, для обеспечения более интенсивной стрельбы ствол винтовки был утяжелен. Функции компенсатора стал выполнять пламегаситель, который в свою очередь был изменен со щелевого на так называемую птичью клетку (birdcage) — цилиндрический с продольными прорезями по бокам.
Ряд конструктивных изменений был внесен по предложению военных. Так как пластмассовые детали М 16 А 1 часто не выдерживали даже щадящего режима эксплуатации, приклад и цевье М 16 А 2 были изготовлены из ударопрочного полиамида, при этом половинки цевья больше не подразделялись на левую и правую и стали взаимозаменяемыми. Для обеспечения большей комфортности при стрельбе из М 16 А 2 были увеличены площадь и длина приклада. По некоторым данным, идею применения полиамида американцам «подсказали» новые советские автоматы системы Калашникова АК-74 с пластмассовыми деталями, захваченные моджахедами в Афганистане.
Еще одним нововведением в механизме винтовки стала установка на оси шептала специального трехзубого храповика. Он ограничивал длину очереди до 3 патронов, что обеспечивало стрелку в бою значительную экономию боеприпасов. М 16 А 2 получила усовершенствованное прицельное приспособление, включающее регулируемый в 2 плоскостях диоптрический прицел с перекидным целиком, имеющим 2 отверстия: меньшее — для стрельбы днем, большего диаметра — для стрельбы в сумерках на дальность до 200 м. Кроме этого, в прицельное приспособление введен механизм установки дальности стрельбы до 800 м с шагом 100 м.
Выпуск М 16 А 2 был организован на заводах фирмы «Colt». К 1988 г. новая винтовка полностью заменила в производстве модель М 16 А 1. Ее «боевое крещение» произошло во время конфликта в районе Персидского залива, хотя те, кому удавалось следить за происходящими там событиями по репортажам, неоднократно видели в руках американских солдат старые винтовки М 16 А 1.
В 90-х гг. ХХ в. появилась очередная модификация — М 16 А 3, которая отличается от М 16 А 2 главным образом заменой встроенной рукоятки для переноски на специальные направляющие для крепления различных видов ручек, прицельных и иных устройств (в оригинале их называют «Picatinny-Weawer rail system»).
Тем не менее специалисты стран НАТО, в том числе и США, считают, что даже после последней модернизации винтовка М 16 является устаревшей. Однако многочисленные попытки разработки новой перспективной штурмовой винтовки даже с привлечением на конкурсные испытания иностранных образцов не привели к желаемому результату. По оценкам специалистов, М 16 А 2 будет состоять на вооружении армии США как минимум до 2010 г.