Fue diseñado por Eugene Stoner, Leroy James Sullivan y Bob Fremont, a partir del fusil AR-10.

Puede equiparse con accesorios tales como un bípode, culatas retráctiles o plegables, cañones con apagallamas y sistemas de riel para añadirle linternas, punteros láser, mira telescópica, etc.

La sección superior está considerada como un accesorio aislado y puede ser comprada a diversos proveedores.

Después de la Segunda Guerra Mundial, el Ejército estadounidense empezó a buscar un fusil automático que reemplace al M1 Garand, las carabinas M1/M2, el M1918 BAR, el M3 "Grease Gun" y el Thompson.

[21]​ Entonces el Ejército estadounidense empezó a probar varios fusiles para reemplazar al obsoleto M1 Garand.

[23]​ Para un fusil que disparaba el cartucho 7,62 x 51 OTAN, el AR-10 era muy ligero, pesando apenas 3,10 kg descargado.

[29]​[32]​ Aunque la carabina M2 ofrecía una alta cadencia de disparo, era poco potente y finalmente fue sobrepasada por el AK-47.

[9]​ El cartucho de 5,56 mm debía perforar un casco M1 estándar a 460 m y mantener una velocidad superior a la velocidad del sonido, mientras igualaba o superaba la capacidad de producir heridas del cartucho .30 Carbine.

[5]​[7]​[35]​ En 1958, la ArmaLite envió 10 fusiles AR-15 y 100 cargadores de 25 cartuchos para ser probados por el CONARC.

Esta empresa produjo su primer lote de 300 Colt ArmaLite AR-15 en diciembre del mismo año.

[37]​ Después continuó publicitando al Colt ArmaLite AR-15 a las Fuerzas Armadas de varios países.

Pero el general Maxwell D. Taylor, en aquel entonces presidente del Estado Mayor Conjunto de los Estados Unidos (que repetidamente se enfrentó a LeMay), advirtió al presidente John F. Kennedy que tener dos calibres distintos al mismo tiempo en el sistema militar resultaría problemático y la solicitud fue rechazada.

[42]​ Estas heridas eran tan devastadoras, que las fotografías estuvieron clasificadas hasta la década de 1980.

El Ejército informó que solamente el M14 era adecuado para servicio, pero Vance tenía dudas sobre la imparcialidad de quienes habían llevado a cabo las pruebas.

McNamara ordenó su adopción pese a recibir reportes sobre varias deficiencias, principalmente la falta de cromado en la recámara.

[5]​[8]​ Mientras tanto, el Ejército cedió y recomendó la adopción del M16 para operaciones militares en la selva.

La Fuerza Aérea, la Colt y Eugene Stoner creían que la adición de dicho mecanismo era un gasto injustificado.

Los modelos posteriores empleaban un cargador de 20 cartuchos con paredes cuadrilladas, que iba a ser un ligero artículo descartable.

Esta es un subproducto del diseño, donde el asa sirve para proteger la manija de carga.

"El sistema Stoner (AR-15) ofrece un diseño muy simétrico que permite el movimiento lineal de los componentes operativos.

En lugar de conexiones u otras piezas mecánicas que accionan el sistema, el gas con alta presión cumple esta función, reduciendo el peso de las piezas móviles y del fusil en general.

De hecho, a estos fusiles frecuentemente se les estampó Colt ArmaLite AR-15, Property of the U.S.

[7]​ Fueron equipados con culatas y guardamanos triangulares, a veces de color verde o marrón.

La Fuerza Aérea estadounidense continuó empleando los fusiles ArmaLite AR-15 hasta bien entrada la década de 1990.