За отделением управления находилось боевое отделение, где находились места бо́льшей части экипажа: наводчика, заряжающего и командира танка. На крыше боевого отделения, на шариковой опоре, была установлена литая башня, поворачиваемая при помощи гидроэлектрического механизма. Толщина ее лобовой части достигала 76 мм, бортовой — 50 мм. В левом борту находился лючок для стрельбы из личного оружия. Пушка М3 калибра 75 мм и спаренный с ней пулемет крепились в единой маск-установке и были стабилизированы в вертикальной плоскости. Слева от орудия находился прицел. В башне также нашлось место для радиостанции и части боекомплекта. На крыше башни находился двустворчатый посадочный люк и крепления для зенитного пулемета М2 калибром 12,7 мм. Башня была оборудована подвесным полом, крепящимся к вращающемуся погону.
В кормовой части корпуса находилось моторное отделение с карбюраторным двигателем Continental R‑975 мощностью 400 л. с. Этот двигатель был создан на базе авиационного мотора звездообразной схемы, что определило его большую высоту. Следовательно, высоким оказался и корпус танка. Также в двигательном отсеке были расположены и все обслуживающие двигатель системы: воздушная, масляная, система охлаждения. Топливом являлся бензин с октановым числом 80—91. Важным решением с точки зрения безопасности экипажа было размещение всех топливных баков именно в необитаемом, моторном, отделении.
В ходовой части применялась подвеска с вертикальными спиральными пружинами — VVSS (Vertical Volute Spring Suspension). На пружины подвешивалась балансирная тележка, к которой крепились два одинарных опорных обрезиненных катка. Поддерживающий ролик закреплялся сверху тележки. Гусеницы резинометаллические, цевочного зацепления из 79 траков каждая. Предусматривалось крепление на траки специальных уширителей, увеличивающих площадь опорной поверхности для улучшения проходимости по мягким грунтам.
Модификация М4А1 отличалась от М4 только цельнолитой верхней частью корпуса, который, в силу сглаженных форм, имел несколько меньший объем. Это вынудило уменьшить боекомплект М4А1 до 90 выстрелов (по сравнению с 97 снарядами в М4). Впрочем, ассортимент корпусов «Шерманов» не исчерпывался этими вариантами. Машины выпуска Detroit Tank Arsenal имели сварной корпус с литой передней частью: такая конструкция корпуса была названа «композитной». Стоимость М4 составляла 49 173 доллара США, а М4А1 — 47 725. Любопытно отметить некоторое снижение стоимости по сравнению с М3 «Генерал Ли», который закупался по цене 55 244 доллара.
Летом 1942 года 66‑й и 67‑й бронетанковые полки 2‑й бронетанковой дивизии Армии США начали освоение новых машин. Но уже в сентябре им пришлось спешно передавать «Шерманы» английским союзникам — британцы снова восстанавливали бронетанковые силы, потрепанные теперь уже в Африке. Практически сразу же танки пошли в бой — в октябре 1942 года развернулось сражение под Эль-Аламейном, в котором они приняли самое активное участие. Впрочем, скоро на африканском континенте появились и «Шерманы» с белыми звездами американской армии. После высадки американских войск в Тунисе и Алжире (операция «Факел») баланс сил на театре резко изменился в пользу союзников. С этого момента немцы лишились былого превосходства, все попытки командующего германским Африканским корпусом Эрвина Роммеля исправить ситуацию были тщетны. В то же время ситуация отнюдь не была легкой для танкистов Армии США. Американским танкам пришлось столкнуться с грозным противником — Panzerwaffe. На вооружении немецких войск в Африке были машины, превосходившие «Шерман», — PzKpfw IV с новой длинноствольной пушкой и PzKpfw VI «Тигр». Хотя немногочисленные немецкие тяжелые танки не могли существенно изменить ход всей кампании, стало ясно, что вооружение американских машин не является достаточным. Считалось, что 75‑мм пушка М3 способна пробить своим бронебойным снарядом на расстоянии 500 ярдов (460 м) броневую плиту толщиной 3 дюйма (76 мм) при попадании по нормали. Немецкие танки, с которыми пришлось столкнуться американцам, были гораздо более «толстокожими». Толщина лобовой брони немецкого среднего танка PzKpfw IVG — «рабочей лошадки» вермахта — составляла 80 мм. Тяжелый «Тигр», защищенный 100‑мм броней спереди и 80‑мм с бортов, являлся практически неуязвимым. Результаты столкновений с этими танками предопределили начало работ по усилению вооружения «Шермана». Итогом их стала разработка новой башни, в которой была установлена 76‑мм пушка увеличенной мощности. Орудие, принятое под обозначением М1, имело длинный ствол и обладало большей бронепробиваемостью: теоретически — около 100 мм по нормали на 1000 ярдах (915 м). А ее подкалиберный снаряд катушечной формы пробивал и вовсе 6 дюймов (150 мм) на 500 ярдах (460 м). Так как откат пушки М1 при выстреле был больше, чем у старой М3, и снаряд ее был длиннее, то и размеры новой башни увеличились. Снаряды на танках с 76‑мм пушкой размещались в так называемой мокрой боеукладке. Эта конструкция представляла из себя ящик с трубчатыми полостями, в которые укладывались снаряды. Остальной объем ящика заполнялся водой с добавлением антифриза. При повреждении танка огнем противника и разрушении боеукладки вода могла сохранить боеприпасы от возгорания и последующей детонации. Так как по-английски «мокрый» — wet, то «Шерманы» с 76‑мм пушкой и такой боеукладкой получили к названию модификации дополнение (76)W, например M4A3(76)W. Подобную конструкцию стеллажей боекомплекта получили и некоторые серии машин со старой 75‑мм пушкой.
Изначально военные не считали, что 76‑мм пушка должна окончательно вытеснить танки со старым орудием М3. Новая пушка имела ряд недостатков: больший размер выстрела определил уменьшенный боекомплект, причем в нем отсутствовали дымовые снаряды. Ресурс ствола М1 был меньше, чем у 75‑мм орудия. Поскольку орудие с мощным боеприпасом имело бо́льшую длину отката, то его пришлось оснастить дульным тормозом, поднимавшим при выстреле облака пыли. Впрочем, все эти минусы компенсировались увеличенной бронепробиваемостью пушки. «Шерманы» с 76‑мм пушкой поступали в части во всевозрастающих количествах и заменили машины с 75‑мм орудием на конвейере.
Улучшив противотанковые способности «Шермана», военные захотели получить танк, способный эффективно уничтожать полевые укрепления, дзоты и укрытую в строениях живую силу. Результатом этого стала установка 105‑мм гаубицы М4 (имевшей достаточно мощный осколочно-фугасный снаряд) в стандартной башне под 75‑мм пушку. Проведенные в феврале 1944 года испытания подтвердили успешность конструкции. Башня пошла в серию. Машины, оснащенные гаубицей, получили наименование М4(105) и М4А3(105).
Усиление вооружения не было единственным направлением улучшения конструкции основного американского среднего танка. С начала 1944 года серийные танки получили новую подвеску — HVVS (Horizontal Volute Spring Suspension). В этой подвеске упругие элементы (спиральные пружины) располагались горизонтально, в отличие от старого типа VVSS. Кроме того, пружину дополнял гидроамортизатор, принимавший на себя те удары, которые раньше передавались на корпус танка. Более мягкая подвеска позволила повысить подвижность танка в бою. Внешним отличием танков с подвеской HVVS также стали сдвоенные опорные катки и, соответственно, новая гусеница с одним гребнем на траке.
К высадке на Сицилию эти танки не успели и массово пошли в бой только во время операции «Оверлорд» — высадки в Нормандии, когда произошло открытие Второго фронта. Надо отметить, что к самой значимой кампании на Западном фронте американские танковые войска претерпели существенные изменения. Как уже говорилось выше, 15 июля 1940 года в Армии США появились первые две танковые дивизии. Глядя на их организационно-штатную структуру, становится ясно, что она далека от совершенства. Любая армия, получавшая более-менее значимое количество танков, старалась использовать их исходя из принципа массирования — и практически всегда в погоне за этим правилом лучшие военные умы переходили все разумные границы. Американские генералы не стали исключением.
