HK416是由黑克勒-科赫以HK G36突击步枪的气动系统在M4卡宾枪的设计上重新改造而成，现已成为完整的突击步枪推出，亦可以换装气动系统、上机匣组件、枪管和弹匣来改造AR-15系列的组合而成。根据HK美国公司官方网站提供的资料，HKM4的研制计划是在2002年就开始的。当HK公司改进了英国的SA80（L85/L86）武器系统后，就在2002年初期开始评估改进M16系列卡宾枪的技术可行性，研究的目的是提高M16系列武器的可靠性及使用寿命。HK公司预期将来可能生产及销售完整的HKM4，也可以为军队或执法机构提供把现有武器改装成HKM4的服务。可能是由于柯尔特在2004年打算起诉HK公司侵犯了他们的权利，HK公司放弃了HKM4这个名称，改称为HK416，“4”大概是指M4，“16”大概是指M16。HK416在2005年2月开始正式推出市面，同时采用了新的结构的皮卡汀尼导轨护木，使HK416与原来的M16/M4卡宾枪在外形上有更明显的区别。

HKM4可以由标准的M16A2/A4机匣改装，HK公司所研制的只是导气装置、上机匣组件、枪管和弹匣。其导气系统是改进后的AR-18式导气装置，经过G36和改进SA80的研究工作，想必HK公司的工程师对于这种导气系统已经是驾轻就熟了。在G36之前，HK公司几乎所有的自动武器都采用滚柱闭锁，在G36之后，HK公司几乎所有枪械也采用AR-18式导气装置。HK公司的工程师也确实会利用成熟技术。不过无论如何，这种新型导气装置比起M16系列那种容易“肮脏”的导气装置更可靠，而且能大大减少使用者的维护次数。为提高使用寿命，HK公司用优质的欧洲钢制造了5种不同长度的冷锻枪管，包括9(HK416C)、10（10.4）(HK416D)、14.5（16.5）(HK416N)和20(HK416S)英寸，还有半自动民用型LR556（14.5或16.5吋枪管），冷锻枪管寿命均高于2万发，一次保养可供射击3000发，目前有5种不同长度的枪管。另外又采用新缓冲装置，以提高武器可靠性及安全性。另外又制造了更可靠的钢制弹匣（有空仓挂机）。从上面的图片还可以看出，HK也改进了新的击发机构，快慢机（标准快慢机为单发点射、全自动和闭锁三档，且可左右手操作）的位置比M16系列也方便多了。

HKM4在美国陆军的位于亚历桑那州尤马沙漠地面武器试验场进行的可靠性试验，在多种极端环境下，不同类型的枪管、不同类型的弹药、安装或不安装消声器所表现出来的可靠性都比M16系列高，甚至可以在水下射击，美军同级枪械M4A1-CQBR、M16A4只要枪机进水，就会炸膛，其坚固的提把在此时就成了伤害士兵“匕首”，而HK416就完全没有问题，而且射击时几乎没有热量和火药燃气（污物）传至枪机，这点AR枪系（M16、M4等）是无可比拟的。

HK416是卡宾枪M4的衍生型，外观相异处有：①保险选择钮的“保险”、“半自动”、“全自动”使用国际通用图示；②重新设计伸缩枪托，枪托底板可以转动；③重新设计握把，提升握感；④一体成形的战术鱼骨护木，采浮动式设计。内部主要差异则是采用HK G36的短冲程活塞传动式系统，为了承受新传动系统带来的压力，枪管壁也较厚。此外，可调式的活塞系统使得短枪管模组（无论有没有装枪口消音器）更为可靠。机械瞄具为折叠式准星搭配类似G3的照门。HK416大部份部件是以不锈钢制成，而M16及M4系列则是以铝合金及塑胶为主。从HK416拆下上机匣可直上M4系统，换句话说，可以用现有AR-15枪系下机匣直接装上HK416传动系统、护木、瞄具来改造。

HK416自推出后，一直在艰难推销，虽然偶然有一些小订单，但多数一些执法或保安机构的订单，偶然看到在伊拉克有一名美军使用HK416，但估计也是个人行为。然而到了2007年，终于传来捷报，首先是在美国《陆军时报》的2007年3月1日报道中，三角洲突击队拟采购一批HK416的上机匣，显然会用来改装现有的M4A1。而在3月28日美国联邦采购公告（编号FA5270-07-R0009）中显示，采购84套HK416 10英寸型上机匣套供“DELTAFORCE”驻琉球的第一特种部队营（1st Special Forces battalion）使用。而2007年4月25日《简氏》的报道中指挪威与德国HK公司签订了一份价值1660万美元的订购合同，将购买8200支HK416及相关配件、备件用于换装挪威军队现装备的G3步枪。此次挪威新枪选型中还包括了HK公司G36KV3和加拿大迪玛科公司C8，但没想到最终定下的合同却是同为HK公司HK416，显然挪威人认为可靠性提高比头重脚轻的人机功效更重要。HKM4的技术并不算首创，早就有类似的M16/M4改导气装置的类似产品。其实台湾T65也算是一种M16+AR18导气装置的同类产品，HK416的钢弹匣虽然比较重，但可靠性高，因此美国国防部已经订购了一批HK416弹匣替换一部分M16的铝弹匣。