裝有可拆卸槍託獨立使用的M320榴彈發射器
2004年，美軍計劃用新的40毫米榴彈發射器來替換老舊的M203榴彈發射器。美軍對新榴彈發射器的要求是，必須比M203更可靠，符合人體工程學，更精確更安全，必須能夠發射目前所有40毫米的榴彈和從後膛裝填。
2006年，德國黑克勒·科赫公司競標成功，並且提供其設計的XM320給美軍進行測試（X代表測試型號），完成測試後將改稱為M320。M320的炮口初速為76米/秒，有效的射程為150米或350米，最大射程400米。
安裝在M4卡賓槍上的M320榴彈發射器
M320與M203的運作原理相似，但M320榴彈發射器有以下改進：
1.與M203榴彈發射器一樣，M320可以安裝在M16突擊步槍、M4卡賓槍等步槍上，安裝位置在槍管下方、彈匣前方。
2.M320榴彈發射器擁有整體式握把，不需要像M203一樣用彈匣充當握把。
3.M320榴彈發射器的瞄準標尺在護木側邊（可選擇裝在左側或右側），安裝時不須重新校正，減少步槍安裝榴彈發射器所耗費的時間，另外也可在步槍損壞時，拆下進行射擊。除機械瞄準具之外，還可安裝雷射指示瞄準器（這一點比較實用）。
4.M320榴彈發射器的彈膛向左打開，可以發射M203榴彈發射器的所有彈藥，例如高爆彈、人員殺傷彈、煙霧彈、照明彈及訓練彈。另外新型的較長的彈藥及非致命彈藥也可以發射。（後面提到的兩種彈藥M203榴彈發射器無法使用）
美軍士兵使用M320榴彈發射器
5.M320榴彈發射器擁有雙動扳機及兩邊可操作的保險，比M203更為靈活。
6.目前獨立使用版的M320榴彈發射器配有火控系統和類似MP7的開合式前握把。