Создание первого автоматического карабина на базе AR-15 началось в середине 1964 года в качестве оружия для спецподразделений, пилотов авиатехники и некоторых других категорий военнослужащих. Для уменьшения габаритов инженеры укоротили ствол M16 с 508 до 254 мм, а фиксированный приклад заменили на телескопический, благодаря чему оружие стало короче ещё на 76 мм.
Однако короткий ствол не обеспечивал полного сгорания пороха, и, как следствие, слишком громкий звук выстрела и слишком большая вспышка при стрельбе вызывали дискомфорт и демаскировали стрелка. По результатам эксплуатации, в 1968 году было принято решение внести изменения в конструкцию оружия (при этом производство версии XM177 было прекращено, а ранее выпущенные XM177 в 1969-1970 гг. изъяли из войск США).
Модернизированный вариант XM-177E1 Commando, в котором были устранены эти недостатки, был принят на вооружение.
В 1983 году канадская компания Diemaco разработала на базе Diemaco C7 автоматический карабин Diemaco C8 для вооружённых сил Канады, после чего в 1984 году правительство США поручило компании "Colt" разработать автоматический карабин на основе конструкции М-16А2. На этапе разработке и испытаний карабин получил наименование XM4, а в 1994 году он был официально принят на вооружение вооружённых сил США под наименованием автоматический карабин М4 в качестве замены автоматических карабинов типа CAR-15.
С начала 1990-х годов выпуск карабинов CAR-15 с телескопическим прикладом из алюминиевого сплава с нейлоновым покрытием был прекращён, все карабины CAR-15 производства "Colt" начали выпускать с новым прикладом из стеклонаполненного нейлона.
В связи с распространением бронежилетов (обеспечивавших защиту от выстрелов 9-мм пистолетов-пулемётов), по заказу ФБР для полицейских спецподразделений США началась разработка нового глушителя к 5,56-мм карабину CAR-15. В результате, в середине 1990-х годов конструктор Линн Мак-Уильямс разработал для CAR-15 съемный глушитель массой 714 грамм и длиной 190 мм в корпусе из нержавеющей стали (выпуск которого освоила фирма "AWC Systems Technology").