在1994年，海军陆战队发表了《任务需求文件1.14.》（OperationalRequiret1.14.），该文案中宣称从长远目光看待武力侦察连的任务，采用M4A1卡宾枪代替发射手枪弹的MP5-N冲锋枪作为CQB武器会更有效。通过一番努力，海军陆战队最终获得资金购买M4A1，但主要是装备特种部队。而美国陆军也在1994年8月正式采用M4/M4A1卡宾枪，首先装备特种部队和快速反应部队。
限制3发点射的M4卡宾枪多数装备车组成员、机组成员、文书或军官，例如M1坦克车组成员多年来是使用4支M3A1冲锋枪作为自卫武器的，现在则改为两支M4卡宾枪和两把M9手枪。由于平顶型机匣方便安装瞄准镜，除了早期的订货是有A2提把外，现在美军所有采购的M4均采用平顶机匣，配用的瞄准镜主要为Trijicon公司的TA11和TA31ACOG及AiO。目前的政府标准型M4系列为柯尔特920型（平顶M4，快慢机为“S-1-3”）和柯尔特921型（M4A1，快慢机为“S-1-F”）。
配备KACM4RAS护木的柯尔特925型卡宾枪经过测试后被定型为M4E2，但这个名称似乎由于对已有的卡宾枪安装这个护木后是否需也应更改名称的困惑而被放弃。美国陆军野战手册中把安装RAS的rWeaponSystem）或简称M4MWS。
尽管M4A1是为特种部队研制的，但陆军在1998年宣布，计划在常规部队中用带RAS护木的M4A1取代M16A2作为制式步枪，而原来的M16A2则转交预备役部队和海岸防卫队（注：另一些资料指出换装计划是从1997年11月起进行，打算至1999年底全部换装完毕）。为什么陆军会打算用一种卡宾枪来取代标准的突击步枪呢？陆军的解释是M4A1比M16A2轻，而且足以有效对付200米射程内的目标；有另一种解释是当“陆地勇士”系统装备部队时，M4A1能够减轻系统总重量。但其实还有另一个传言，说陆军内部有一些高级将领仍然对FNMI在1988年凭价格优势击败柯尔特获得M16A2的供应合同而耿耿于怀，因为FNMI是外国背景公司。假如陆军决定采用一种不同型号的步枪，这样就有理由不继续履行与FNMI的采购合同了。
对于M4A1的采购引发了许多争议，而且当柯尔特获得陆军的生产合同后，FNMI随即提出他们也能为陆军生产M4A1。陆军拒绝了这个提议，于是FNMI向美国联邦法院提出诉讼，指美国政府指定唯一的承包商是不公平的。联邦法院在柯尔特的运动下驳回了FNMI的申诉，解释说M4系列的技术是柯尔特专有的，而且按照柯尔特与陆军在1997年12月达成的协议，军方在2011年前都不得向其他生产商授予M4系列的生产权或转让工艺文件。
陆军采购M4A1的高峰是在2000年前后，在2001年美国陆军最终决定让常规部队装备RAS护木的M16A4，似乎是对那个传言的佐证，陆军仍然是从柯尔特采购M16A4。
由于较短的枪管导致初速较低和膛口噪声较大，护木也比长步枪更容易发热，因此海军陆战队是在采用M4A1还是要保留M16A2的问题上反复争论，最终在2002年9月宣布将用带RAS护木的M16A4代替M16A2，但却是由FN生产的。在阿富汗战场上许多徒步战斗的步兵抱怨M4A1存在射程不足的缺点，促进了海军陆战队的这一项决定，然而在2003年入侵伊拉克的城市战斗中，那些仍在使用M16A2的机械化步兵却认为他们更需要像M4这样短小精悍的轻武器，这是因为城市中的战斗距离比阿富汗山区要近得多，而且即使在城郊作战，这些机械化部队成员都没必要用手中的轻武器去对付300米外的目标，而那些抱怨M4A1射程不够的部队多数是缺乏重武器支援的轻步兵。
虽然M4系列的有效射程没有长枪管的M16系列远，但是许多军事分析家认为步兵轻武器大多数情况下不需要射击300米目标，只要在150m内有效就足够了。M4系列由于紧凑的外形和强大火力（仅限可全自动的M4A1）适合CQB而受到反恐部队和特种部队的喜爱，这些优点也适用于城市战斗，因此在常规部队的步兵班中，以M16A4为主再搭配少量M4A1成为流行的模式，而在特种部队和空降部队等快速反应部队中，M4A1则是主战武器，美国特种作战司令部（USSOCOM）把M4A1采用为制式步枪。
在近几年，柯尔特又生产了加厚护木内枪管部分的M4A1或改装套件，在枪管整体加厚后虽然会略为增加重量，但全自动射击时更耐热也更准确。这些采用重型枪管的武器还配有一个重量稍大并被称为H2的新缓冲器。标准的H缓冲器里面有一块钨和两块钢组成的滑动配重，而新的H2缓冲器改为两块钨和一块钢。目前这些武器被称为柯尔特921HB型（重枪管），但军队采用的HB改进型并没有重新命名，所以政府型M4A1是包括了921和921HB。
除了在美军装备外，M4系列也出口到其他国家，而柯尔特也向执法机构提供RO777、779、977和979这4种型号的M4/M4A1。
Colt公司除了RO977外，另外又向执法机构提供了一种枪管加长至16.1英寸的长枪管wEnforcementCarbine），产品编号为LE6920。随枪配两个20发弹匣，当然使用者也可以自己买其他容量的弹匣了。LE6920有固定提把的机匣和平顶型机匣两种类型，下机匣有三发点射和连发两种射击方式。
目前柯尔特M4被限制只能向军队和执法机构销售，只有特殊条件下才能允许平民拥有政府型M4/M4A1。按照BATF的定义，14.5英寸枪管被划分为“短枪管步枪”的级别（BATF的“短枪管步枪”定义是“一支步枪有一或多根枪管的长度短于16英寸，而且全长不应短于26英寸的全部长度），属于三级武器类别，而能够连发（包括点射模式）的武器被划分为机枪类别。购买三级武器或机枪类武器都必须向BATF申请并交纳印花税，而且民间机枪类武器只能拥有1986年以前生产和出售的，因为联邦法律规定从1986年5月19日起就禁止美国的生产商和经销商向民间销售机枪类武器（注：进口机枪的平民拥有权被限制在1968年之前进口的枪）。唯一的例外是特殊职业纳税人（SpecialOccupationalTaxpayers，简称SOT），他们是那些生产和进出口机枪的经销商和生产商。同样还有私人保安或军事企业，如保安承包商等。只有在1986年5月19日前生产的最早的柯尔特M4原型才能合法让一个非SOT平民合法拥有的。
据说柯尔特所获得的为美国政府生产M4系列的独家合同是一直签到2009年的，但出口的M4并非都是柯尔特的产品，根据SecurityArENDAS（意大利人）给我提供的消息，意大利特种部队采用的M4A1就是大毒蛇的产品。此外在民间，有许多生产商生产外表非常接近军用M4的武器，被称为M4style步枪（M4式样步枪）。通常这种外形像M4的武器都采用16英寸枪管（避开三级武器的类别）而且只能是半自动，它们都模仿M4在枪管中段有一个缩颈，虽然许多购买这些的假M4的人大部分都不会购买一个M203榴弹发射器（属于三级武器而且贵），但就冲着“M4”这个名称而专门购买这种枪管上有缩颈的短AR-15步枪。生产民用的M4style有许多生产商，大毒蛇、奥林匹克等也是较有名气的。
由于柯尔特要维护他拥有的M4的名称和外形设计的独家权利，对此种情况一直有所不满；而其他生产商则长期以来声称柯尔特过份夸大他们的权利——他们说“M4”现在成为一个统称短M16/AR-15的术语了。在2004年4月内，柯尔特向HK和大毒蛇提出商标侵权、贸易侵权和商标稀释的诉讼，指他们故意错误地使用商品名称，又侵权了柯尔特的专利，而且采用了不公平竞争和欺骗性贸易的手段。HK的申诉被法院驳回，因此HK不得不把他们的活塞短行程HKM4改变外形设计，并改名为HK416。然而在2005年12月8日，一个缅因州的联邦地方法院法官作出的裁判支持大毒蛇（和FN的情况相类似，似乎又是地方保护主义作怪）。由于柯尔特对大毒蛇的诉讼等于实际上输掉了“M4”这个商标，所以法院干脆直接撤销了柯尔特所持有的M4商标专利权。
改良型号
改型SOPMODM4/CQBWM4卡宾枪
有鉴于长期以来，许多为卡宾枪提供各类瞄准具、灯具及其他战术附件的厂家都没有一个安装接口的标志，USSOCOM（美国特种作战司令部）在1989年9月开始尝试制订了一套近战卡宾枪的附件接口标准，并在1992年5月15日正式提出称谓SOPMOD的计划名称，SOPMOD的意思是“特种作战改进型”。SOP、海军特种作战部队、空军、陆军海军等其他特种部队共同提出，并委托NSWC（海军武器研究中心）负责研究的。1999年5月开始在海军和空军提供以M4A1卡宾枪为武器平台的SOPMOD进行试验。注意，这种称为SOPMODM4的系统在NSWC的计划中仅是称之为SOPMODBlock1。
第1代SOPMODM4生产的主要承包商是KAC（奈特军械公司），SOPMODM4并不只是一支卡宾枪，而是一个以M4A1为基础的模块式突击步枪系统，主要模块包括一个有上下左右四段M1913标准导轨的RIS护木、缩短的快卸M203榴弹发射器及其瞄准具、一个KAC快速拆卸（QD）消声器、KAC后备照门、一支战术灯、一个AN/PEQ-2可见光/红外激光指示器，还有Trijicon的ACOG和反射式瞄准镜及一个夜视瞄准镜，但也有许多士兵把Trijicon反射瞄准镜换成O或EOTech全息瞄准镜。目前SOPMODM4已经装备包括海豹在内的多个特种部队了，当SOPMODM4配上一些近战用的战术附件时，又会称之为CQBWM4，即“室内近战武器型M4”，实际上都是同一个东西来的。
第二代的SOPMODBlock2（现在命名为SOPMODII）现正在研制中，有许多不同的生产商在竞争这份合同，包括KAC的URXII系统，ARMS公司的SIR系统（SelectiveIntegratedRail），还有路易斯机器和工具公司（Lewisool）的tform），而改进的其他项目还包括增强M203榴弹发射器的夜间瞄准能力，改进或研制新的榴弹发射器（EGLM计划），扩展通用的消声器（包括应用于轻机枪及其他武器上），升级/改进现有的各种战术附件等等。由于SCAR计划已经选定了FN公司的样枪，SOPMODII的战术配件将会应用到SCAR上（SCAR已经确定将使用EGLM榴弹发射器）。M4卡宾枪
改为发射7.62毫米北约枪弹的M-4卡宾枪
由于小口径突击步枪被认为认为不适应山地作战，且在阿富汗战场表现不佳。所以美国军方业已研制出升级版M-4卡宾枪。
M-4型卡宾枪的前身是M-16突击步枪，这种武器非常适合短距离和小规模的作战，曾在伊拉克的巷战中表现出色。
但美军随后发现，5.56毫米口径的M-16和M-4能够达到的最远射击距离只能是1000英尺(约300米)左右，这对在遍布高山峡谷的阿富汗作战的士兵来说显然已无法满足需求。
因此，美国军方研制了这种7.62毫米口径，射程可达2500英尺(约800米)的改进型M-4卡宾枪。