M16A3是M16A2的全自动改型，于M16A2刚问世的时候被采购，数量不多，主要用于美国海军。它具有Safe-Semi-Auto(S-1-F)快慢机，就像M16A1一样。关于M16A3的特性至今仍有一些混淆的地方。它经常被描述成M16A4的全自动版本。M16A3的正式描述说它使用了M16A4的皮卡汀尼导轨，因此上述说法不对。这种误解最有可能来自于民用枪支制造商给予的A2和A3代号，用来区分具有固定可拆卸携带提把的A2和具有皮卡汀尼导轨的版本。