Штурмовая винтовка HK416 должна была стать сменным модулем для установки на любую нижнюю часть ствольной коробки от винтовок M4 или M16, однако позже появились и полнокомплектные автоматы. Название HK416 символизирует преемственность от M4 и M16. Последний вариант назван HK416A5.
Прямая газоотводная система M16 была заменена на используемую в HK G36 схему с коротким ходом газового поршня, более надёжную и устойчивую к загрязнениям. Улучшения газоотводного двигателя позволили также устранить проблемы с перегревом при стрельбе очередями, характерные для М4. Затвор и возвратный механизм были также подвергнуты улучшению. Механизм затворной задержки и традиционная Т-образная рукоятка взведения затвора были сохранены. Трёхпозиционный предохранитель-переводчик режимов стрельбы позволяет вести огонь одиночными выстрелами и непрерывными очередями. Ствол повышенной живучести выполнен методом холодной ковки и выдерживает более 20 000 выстрелов.
Ствольная коробка сделана из сплава алюминия, магазины — из стали (могут также использоваться стандартные магазины для M16). Ствол вывешен в цевье консольно. Оружие имеет планки Пикатинни, или Daniel Defense, на верхней плоскости ствольной коробки, а также с четырёх сторон цевья, таким образом обеспечивается возможность использования широкого спектра аксессуаров. Многопозиционный телескопический приклад аналогичен по конструкции таковому у M4.
При уничтожении Усамы бен Ладена команда морских котиков США (US Navy SEAL TEAM 6) использовала винтовки HK416.
HK417 — штурмовая винтовка калибра 7,62 мм, созданная на основе HK416 (5,56 мм). Особенность винтовки — модульная конструкция, схожая с таковой у автоматической винтовки M16, но отличающаяся системой газоотводной автоматики с коротким ходом газового поршня, как у HK G36. Ствол запирается поворотом затвора на 7 боевых упоров. Органы управления и порядок сборки/разборки унаследованы от M16. Возможна стрельба одиночными выстрелами, либо непрерывными очередями. Ствол повышенной живучести выполнен методом холодной ковки и имеет резьбу для установки глушителя или дульного тормоза. Ствольная коробка сделана из алюминиевого сплава. Приклад — раздвижной телескопический. Для HK417 были специально разработаны полимерные прозрачные коробчатые магазины, позволяющие стрелку контролировать расход боеприпасов. Калибр винтовки 7,62х51 NATO.
Ещё одна особенность HK417 — возможность быстрой замены ствола пользователем с использованием минимального количества инструментов, благодаря чему достигается тактическая гибкость оружия. Аналогичными возможностями обладает и главный конкурент HK416/417 на международном рынке — бельгийский комплекс FN SCAR. Точность стрельбы одиночными составляет порядка одной угловой минуты при использовании «снайперского» ствола и соответствующих патронов.
