在1970年3月13日，五角大楼要求其他北约国家仿照美国军队的做法把m16/m16a1定为北约的标准配备。英国人的反应十分强烈。在大约二十年前，英国军队曾强烈地反对美国军械人员把7.62mm t65弹定为北约标准弹，说他们的.280弹能力不足，而现在美国人竟然要求他们采用一种口径更小的子弹！！！但无论如何，m16/m16a1在越南战争后期的表现非常优秀，北约组织决定选用新的小口径枪弹作为北约的标准配备。

北约组织在1977年4月至1979年春期间进行了一系列的测试以决定新的北约制式弹。美国提出了他们的最初设计——m193，没有改进，在面对单兵防护能力得到普遍提高的情况下该弹没有好的侵彻性能；英国人推出了改进的5.56mm弹，使用比较细长的4.85mm弹头装在美国弹壳中，该弹有较好的弹道和更好的侵彻性能，有效射程能达600m而且符合他们的班用自动武器（轻机枪）的需求；德国人推出了新的4.7mm无壳弹，非常轻而且弹道性能与美国m193相似，然而该系统大量发射后可能导致自燃；最后的设计是比利时提供的ss109，一种与美国弹尺寸相同的5.56mm新弹，但有钢弹尖以改善侵彻性能，枪口初速约每秒3000英尺（915m/s），有效射程比美国m193更远，适合轻机枪使用。

试验很快就显示出英国和比利时的设计大致相当，两者都比美国的设计好。在1980年比利时的ss109弹被选定为第二种北约标准弹。但要让ss109的性能得到完全的表现，枪管必须使用1/7的膛线缠距，原有的1/12缠距会由于没有足够的稳定性而使它的有效射程降低到90米。其实ss109弹头的最佳缠距应该是1/9，之所以采用1/7是为了让较长的l110曳光弹（ss109同型曳光弹）也有足够的稳定性。这种曳光弹的有效射程比现有的m196曳光弹（m193同型曳光弹）超出450米，可达800米外。所以当美国陆军选定了比利时弹作为新的制式弹后，就必需装备新步枪。同时，美国海军陆战队正根据m16a1在部队使用的十几年来的意见也对m16着手改进并试验。

海军陆战队改进的m16a1命名为m16a1e1，较之m16a1有如下改进：

改用比利时ss109弹，膛线缠距由12英寸改为7英寸，理论射速达到700~900rpm；

在护木前方的枪管外直径加粗到18.5mm，接近消焰器直径，以增加枪管的抗弯曲性能，减缓了持续射击时的升温，提高单发精度，枪管因此加重170克，在护木内的枪管直径与m16a1的相同，这是为了兼容原有的m203榴弹发射器的安装（就是说不打算改装或购买能安装于厚枪管上的榴弹发射器）。

为节省弹药，将连发射击方式改为三发点射；

为符合人体工程学，枪托加长了16mm，以便于抵肩方式进行瞄准射击，而且新枪托更加坚固耐用；

原来a1式的三角形左右两半式的护木改为圆柱形上下两半式，护木外表有散热肋条，也可以起防滑作用，新护木不但让手掌较小的射手也容易掌握，而且上、下两半的完全对称的，所以在军械库存放的备件不必再单独区分左护木和右护木；

原直径2mm的觇孔改为5mm，以方便瞄准近距离运动目标，准星尖由圆柱形改为方柱形，照门的风偏和高低可调，为充分利用ss109弹的弹道特性使照门高度可调到300~800米。

取消了枪口消焰器上的两个向下的开孔，以抑制枪口上跳和避免卧射时枪口扬尘；

抛壳口后面增加了一块凸起的弹壳偏向装置，阻止弹壳后抛，左手射击时弹壳不会打到脸上；

枪托、护木和握把材料改用纤维增强尼龙；

枪托有防滑底板，直形小握把改为有手指槽的握把。

在1981年夏季期间，m16a1e1进行了非常彻底的测试，并且在1982年9月定型为m16a2，同时把美国生产的ss109定型为m855，把l110定型为m856。但直到一年后，即1983年11月20日它才正式地被海军陆战队采用。