Выпуск М4А1 начался значительно раньше, чем М4. Фактически М4А2 был первым американским танком со сварным корпусом, который пошел в серийное производство в апреле 1942 года. Делегация британского правительства во главе с Майклом Дьюаром в составе опытного разработчика бронетехники Л. Е. Карра (он занимался разработкой башни большего размера для британских танков М3 «Генерал Грант») и генерал-майора Дугласа Пратта, который всего несколько месяцев назад командовал британскими танками под Аррасом во время боевых действий во Франции, прибыла в Вашингтон в конце лета 1940 года (самые тяжелые времена для британцев – недавно было катастрофическое поражение во Франции и поспешная эвакуация из Дюнкерка), когда М3 как раз запускался в производство, Дьюар заказал 3000 танков М3 (это более чем вдвое превосходило количество машин, на покупку которых он получил разрешение), «истратив» все капиталовложения британского правительства в Соединенных Штатах, которые составляли 240 миллионов долларов, но при этом включил в контракт условие перенести половину заказа на любой другой средний танк с лучшими характеристиками, который может пойти в производство. Дьюар очень быстро среагировал и выбрал М4, как только появилась такая возможность. Повезло и с тем, что один из потенциальных производителей М3 для Великобритании, компания «Лайма Локомотив Компани», задержался с организацией производства и вместо этого переключился на выпуск «Шерманов». Первые М4А1, произведенные этой компанией, были приняты на вооружение в феврале 1942 года, на шесть месяцев раньше первых М4.
Выпуск М4А1 осуществлялся и другими компаниями. В марте 1942 года производство танка начала компания «Прессд Стил Кар Компани» (производители автомобилей были заняты выполнением программы производства танка М3; основным производителем этого танка была компания «Крайслер» – первый М3 она изготовила 21 апреля 1941 года), в мае – компания «Пасифик Кар энд Фаундри Компани». В сентябре 1942 года «Лайма» прекратила выпуск М4А1. «Пасифик Кар энд Фаундри Компани» завершила выпуск этой модели в ноябре, а «Прессд Стил Кар Компани» – в декабре 1942 года. Всего эти компании построили 6281 М4А1, или почти 12,5 процента из 49 234 танков «Шерман» всех моделей. Еще 3426 М4А1 были модифицированы – на них установили пушку Ml с высокой начальной скоростью снаряда и ввели «мокрый» способ хранения боекомплекта. Эти танки получили обозначение M4A1(76)W и выпускались с января 1944 по июль 1945 года.
Ранняя версия М4 со 105-мм гаубицей М4. В общей сложности в период с февраля 1944 по март 1945 г. был выпущен 1641 танк этой версии. Он предназначался для поддержки пехоты.
Это были не единственные модификации, сделанные за 23 месяца серийного производства М4 и М4А1. Некоторые модификации были направлены на упрощение либо удешевление производства; некоторые – на улучшение конструкции танка или исправление недостатков, на которые не обратили внимание в процессе проектирования; некоторые – на устранение просчетов, выявленных во время испытаний и боевых действий. Не все перечисленные модификации коснулись М4 и М4А1 до того, как появились последующие варианты «Шермана». Например, существуют версии М4А2 и А3, выпущенные по оригинальным спецификациям. Более того, некоторые модифицированные модели были заново модифицированы. Здесь речь идет о поврежденных, но подлежащих ремонту танках или об учебных машинах, которые были переделаны в пушечные танки или в специальные машины на шасси танка.
Возможно, важнейшие изменения касались двигателей и подвески первых моделей, тогда как самым очевидным усовершенствованиям подверглись структура передней части танка и экраны для защиты от песка. Двигатель R975 ЕС2 был вскоре заменен на похожий R975 С1 объемом 15 937 см³ , но его коэффициент сжатия был ниже 5,7:1 против 6,3:1, что позволило снизить октановое число топлива с 92 до 80. В результате других усовершенствований выходная мощность двигателя повысилась на 10 л.с. и составила 350 л.с., то есть характеристики изменились незначительно. Опыт показал, что шесть пар тяжелых рессор диаметром 178 мм, которыми был оснащен танк, оказались не слишком мощными. Их заменили на рессоры диаметром 203 мм, соединительный болт, связывающий два балансира тележки, был поднят. Оказалось, что из- за этого усовершенствования не осталось места для установки катков перематывания гусеницы наверху вертикального компонента тележки, поэтому он был передвинут назад, а на его месте установили направляющую гусеницы. Размеры катков не изменились – диаметр 508 мм, ширина 230 мм. Наряду с обрезиненными стали использоваться стальные траки гусениц – в основном из-за дефицита каучука, вызванного захватом Японией Юго-Восточной Азии (на один комплект гусениц требовалось почти три четверти тонны каучука), но и для того, чтобы снизить износ и улучшить сцепление с грунтом при движении по бездорожью.