Хотя по порядку обозначения М4 была первой модификацией, в серию раньше пошли М4А1 (с марта 1942-го по декабрь 1943 г.), М4А2 (с апреля 1942-го по май 1944 г.) и затем М4 (с июля 1942-го по январь 1944 г.). Это зависело от готовности заводов, которые предлагали эти модификации.
М4 имел сварной корпус. Носовая деталь сначала состояла из трех частей на болтах, затем одной литой и, наконец, из литой и катаной, менялся способ установки лобового пулемета. На М4 стоял мотор воздушного охлаждения Райт «Континентал» R-975. На новых танках, хотя и была сохранена в основном ходовая часть М3, однако конструкцию тележек (кроме машин самых первых выпусков) несколько измененили, в частности, отнесли назад поддерживающий ролик.
М4А1 имел тот же корпус и двигатель, но 75-мм пушка с модели М2 была заменена на М3. В процессе производства этой модификации убрали два фиксированных курсовых пулемета.
М4А2 имел два дизель-мотора GMC-6046. Эта машина в основном поставлялась американской морской пехоте. Небольшое количество М4А2 передали по ленд-лизу Англии и СССР. Обе модификации вооружались 75-мм или 76-мм пушками.
Наиболее распространенными в американской армии были М4А3 (выпускались с июня 1942-го по май 1945 г.) со специально сконструированным танковым двигателем. «Форд» GAA-8 и литым корпусом, их выпустили 11 424. Танки М4А4 (июль 1942-го – сентябрь 1943 г.) имели удлиненный корпус, чтобы вместить силовой агрегат «Крайслер С», состоявший из пяти моторов. М4А6 имел корпус М4А4 и радиальный дизель-мотор «Катерпиллер RL-1820. На обеих модификациях устанавливалась 75-мм пушка.
Маркой М4А5 обозначались производившиеся в Канаде танки RAM. По английской традиции, на них устанавливались 40-мм (RAM I) или 57-мм пушки (RAM II).
Наиболее удачным считается М4А3. Он имел сварной корпус из плоских плит и съемную литую закругленную носовую часть, которая одновременно выполняла роль картера механизма поворота и бортовых передач. В случае необходимости вся моторно-трансмиссионная группа могла быть вынута через переднюю часть корпуса. Передняя верхняя плита наклонена под углом 47° к горизонту. Боковые стенки – вертикальные. Размещенный в корме двигатель имел блоки цилиндров и картер, отлитые заодно из алюминиевого сплава. Ведущее колесо переднего расположения.
75-мм пушка была вскоре признана недостаточно мощной для борьбы с «Тиграми» и «Пантерами». В августе 1942 года предпринимается попытка установить 76,2-мм пушку в М4А1, однако его башня оказалась неподходящей. В 1943 году разрабатывался опытный танк Т23 – прототип будущего М26, вооруженного 90-мм пушкой. Его башня, но с 76-мм пушкой и спаренным 7,62-мм пулеметом, была без изменения поставлена на М4. Выпуск танков с нею начался в марте 1944 года. Ее бронебойный снаряд имел начальную скорость 810 м/с (вместо 620 у прежних 75-мм пушек) и пробивал на дальности 900 м 100-мм броню. Справа на башне на кронштейне устанавливался 12,7-мм зенитный пулемет. Третий, калибра 7,62 мм, находился в шаровой установке в лобовом листе корпуса. Башня имела вращающийся полик. Размещение боеукладки на дне боевого отделения потребовало поднять его, что увеличило общую высоту танка. На части танков применена так называемая «мокрая» укладка боеприпасов: выстрелы к пушке размещались в трубках, проходящих через бакс этиленгликолем или водой. При попадании снаряда в укладку жидкость гасила воспламеняющиеся боеприпасы.
Применялся также стабилизатор пушки в вертикальной плоскости и гидроэлектрический механизм поворота башни, имевший дублированный привод к командиру и наводчику.
Из пяти членов экипажа трое размещались в башне, Водитель (слева) и его помощник располагались в передней части корпуса и имели свои люки с вмонтированными в них перископами.
Американский легкий танк «Шерман» с 75-мм пушкой
Американский средний танк М3
Американский танк М4А1 «Шерман»
Американский танк М4А3 «Шерман» с 76-мм пушкой
Канадский танк RAM
На части М4А3 была модифицирована ходовая часть, поскольку прежняя вызывала нарекания по причине узких гусениц, жесткой езды и недолговечности спиральных пружин. Со всеми нововведениями (новая башня, пушка и т.п.) первоначальная масса с 30,6 возросла до 35 т. На танке, получившем обозначение М4А3Е8, была принята ходовая часть все того же опытного Т23, тележка которой имела четыре катка (по два рядом) с балансирами новой конструкции, спиральные пружины, установленые горизонтально, и добавленные резиновые амортизаторы. Любой каток теперь можно было заменить, не снимая тележки.