Tähän artikkeliin tai osioon ei ole merkitty lähteitä, joten tiedot kannattaa tarkistaa muista tietolähteistä. Voit auttaa Wikipediaa lisäämällä artikkeliin tarkistettavissa olevia lähteitä ja merkitsemällä ne ohjeen mukaan.
Aseen toiminta perustuu suorakaasusysteemiin, joka tarkoittaa sitä, ettei aseessa ole erillistä kaasumäntärakennetta, vaan kaasunpaine johdetaan piipussa olevan reiän kautta rungon sisälle johtavaan putkeen, joka taas johtaa kaasunpaineen lukonkuljettimessa olevaan, kaasuputken suun ympärille tulevaan ulokkeeseen. Tällä tavoin aseen paino on saatu supistettua minimiin, mutta toisaalta aseen sisälle johtuvat ruutikaasut lisäävät aseen puhdistustarvetta.
M4-rynnäkkökiväärin runko on valmistettu alumiinista muottiin takomalla ja tako-aihiosta koneistamalla; tällä aseen runko on saatu paitsi mahdollisimman kevyeksi, myös erittäin lujaksi. M4-kivääreissä on tyypillisesti kovakromattu piippu ja patruunapesä piipun kulutuskestävyyden lisäämiseksi. Kovakromaus vähentää rihlojen kulumista ja kosteissa olosuhteissa patruunan juuttumista kiinni patruunapesään.
M4 on varustettu lukonpidättäjällä, joka jättää aseen lukon auki lippaan tyhjentyessä, mikä nopeuttaa lippaanvaihtoa. Hyvästä ergonomiasta voidaan mainita muun muassa peukalolla käytettävä tulenvalitsin ja lippaan salvan sijoitus liipasinsormella käytettäväksi. Aseessa on neljään eri kohtaan lukittava rekyylijousen suojaputken päällä liukuva teleskooppitukki; uudemmissa aseissa neliasentoinen olkatuki on korvattu kuusiasentoisella.
Aseesta on kiinteä kantokahvaisen lisäksi ns. ”flat top” -runkoinen malli, jossa rungon päällä on Picatinny-kiinnityskisko kantokahvaa, takatähtäintä tai muuta ko. kiinnityksellä varustettua tähtäintä varten. Aseen perustaistelutähtäimet muodostuvat avotähtäimistä, jotka ovat pikasäädettävissä 100–600 metriin. Tähtäimissä on lisäksi tuulikorjauksen pikasäätö. Perustaistelutähtäimissä on ghost ring -tähtäin taisteluammuntaan ja pienempi diopteritähtäin tarkempaa ampumista ajatellen. Vaikka aseen tähtäimet sinällään ovatkin pitkän kehitystyön tulos, varustetaan kiväärit yleensä Aimpoint M2- tai ACOG-tähtäimillä. M4A1:een on saatavilla niin sanottu SOPMOD M4 Kit. Tähän erikoisjoukkojen malliin voidaan asentaa lukuisia erilaisia tähtäimiä ja muita lisävarusteita. M4 onkin tunnettu hyvästä modulaarisuudestaan ja ergonomisuudestaan.
Versiot
M4 MWS (Modular Weapon System) on RAS-kiskoa (Rail Adapter System) varten muokattu malli
M4A1 on täysautomaattinen versio perus M4-karbiinista, joka on tarkoitettu erikoisjoukkojen käyttöön. Se on käytössä lähes kaikissa Yhdysvaltain erikoisjoukoissa
Mark 18 CWBR on käytännössä M4A1-kivääri, jonka piippuosa on vaihdettu 262 mm:n pituiseen CQBR-piippuun. Näin varustettu kivääri on vastine vanhemmille lyhytpiippuisille Colt Commando -kivääreille.
Enhanced M4 on malli, jolla Colt osallistui kilpailuun, jossa etsittiin seuraajaa Yhdysvaltain maavoimien M4-karbiinille. Malli tunnetaan myös nimellä Colt APC (Advanced Piston Carbine). Kilpailu keskeytettiin ennen voittajan selviämistä.
M4 Commando on lyhyellä 292 mm:n pituisella piipulla varustettu versio. Alun perin Colt valmisti näitä erinäisistä jäljelle jääneistä varaosista, joten sen ulkonäkö vaihteli. Aiemmin ase tunnettiin nimellä M16A2 Commando.
Armwest LLC M4 on asesuunnittelija Jim Sullivanin suunnittelema versio, jossa kiinnitettiin huomiota alkuperäisen aseen heikkouksiin pyrkien parantamaan version toimivuutta. Version tulinopeus on huomattavasti alhaisempi kuin alkuperäisessä kiväärissä.