.56mm口徑M16槍族的研製是始於美國陸軍的作戰研究辦公室（Operations Research Office，簡稱ORO）的一項研究，ORO於1948年9月在約翰斯·霍浦金斯大學成立，是陸軍資助的一個民間研究機構。阿瑪萊特於1959年將其AR-10和AR-15的生產權賣給了柯爾特公司。柯爾特公司將AR-15步槍賣給全世界許多軍隊組織，包括美國空軍、陸軍以及海軍陸戰隊。 AR-15之後逐漸被美國軍方採購，但卻是使用M16的名稱。美國5項目是“怎樣設計出防護性能更好的戰鬥防彈衣”。ORO調查了超過300萬個在第一、二次世界大戰中傷亡報告，又向參加過韓戰的士兵進行訪問。第一次世界大戰的神槍手經常在1200米距離上射擊，但大多數被射殺的人都在100米範圍內中彈的；而參加過韓戰第602步兵團接受訪問的士兵中有大約87%的士兵表示：受地形及其他環境因素的制約，他們的射擊目標的距離有95%是在300碼以內，許多士兵更說他們所射殺的敵人都在100米以內。研究中也發現不經過瞄準的條件反射式射擊和經過瞄準的射擊同樣可以將敵人擊傷或殺死。根據這些研究結果，ORO認為.22口徑步槍發射能控制散布形式的成群射彈在300米射程內有相當理想的效果。值得注意的是，這項研究是在陸軍軍械署人員和英國軍械人員為了.28和.30口徑子彈的優劣吵得不可開交時秘密進行的。ORO的研究結果實際上跟德國人10年前研製的7.92mm×33短彈的原理相同。根據這些研究結果，軍械署於1953年至1957年之間實施了了一項名為“齊射”（SALVO）計畫的研究工作。
在實施“齊射計畫”期間，一些創新的設計出現了：如同時射出兩個彈頭的雙頭彈，埃利·哈維（Earle Harvey）所設計的通過改變彈頭形狀而使彈道發生變化的設計等。“齊射”計畫在1957年作出總結，大陸軍團司令部（Continental Army Command，簡稱CONARC）提出讓溫徹斯特公司（Winchester Repeating Arms）和仙童公司（Fairchild Engine and Airplane Corporation）的阿瑪萊特公司分部研製.22口徑的步槍。
而阿瑪萊特公司則由尤金·斯通納（Eugene Stoner，主設計師）、羅勃特·佛利蒙（Robert Fremont，監督原型槍的生產）和L·詹姆士·沙利文（L. James Sullivan，監督方案起草工作）領導的設計小組研製出AR-15自動步槍。
當然，前衛不一定都是好的。1956年，AR-10參與美國陸軍的選型試驗，當時T44E4和T48步槍已經進入最後的測試階段。AR-10在試驗過程因槍管過熱導致槍口裝置鬆動，連續撞擊鋼襯管而嚴重開裂，於是被取消資格。雖然AR-10無法與前述兩種步槍競爭，但兩年後有少量AR-10賣到其他國家，如蘇丹和葡萄牙。而且AR-10引起了美國陸軍的威萊德·維曼（Willard G. Wyman）將軍的注意，他要求斯通納和阿瑪萊特公司設計高初速的.22口徑步槍。新的設計要求符合下列各項要求，不過最後一項要求說明陸軍對ORO的研究結果並沒有充分的理解：
現在，柯爾特公司把公司未來命運的賭注押在了AR-15身上，他們要向軍方高層發起一次更大膽的攻勢。首先，柯爾特公司開始攻擊M14步槍，然後，柯爾特公司試圖影響國防部的其他高層官員。第一個被說服的高官就是柯蒂斯·李梅（Curtis LeMay）將軍，當時的空軍副參謀長。在1960年6月4日，空軍在德克薩斯州的一個空軍基地試驗了AR-15，事後李梅將軍確定採購8,500支AR-15步槍以代替戰略空軍司令部的崗哨所裝備的M2卡賓槍，此舉令AR-15避免夭折。柯爾特公司用同樣的方法去影響美國國防部高級研究計畫局（Advanced Research Projects Agency，ARPA）。ARPA也認為AR-15很適合實戰使用，於是在1961年8月，越南軍援諮詢小組要求購買1,000支AR-15讓南越軍隊進行全面的實戰測試，被當時的國防部長所批准。在1962年初夏這項採購計畫得已實施，在實戰測試期間，為南越軍擔任顧問的美國軍事顧問提交了有關AR-15在實戰中表現的一些報告：
