בפרוץ מלחמת העולם השנייה בספטמבר 1939 לא הייתה בארצות הברית תשתית תעשייתית לייצור רק"ם כבד או טנקים ואף לא דוקטרינה להפעלתם של כוחות ניידים ומשוריינים. בעוד שבגרמניה קרמה עור וגידים תורת לחימה חדשה שהעמידה במרכז את דיוויזיות השריון העצמאיות, המרכזות בתוכן כוח אש גדול ומסוגלות להבקיע את מערכי הגנת האויב ולאחר מכן לנצל את ההצלחה בכוחות עצמן, התפישה בארצות הברית הובילה להצבתם של הטנקים ככלי לסיוע חיילי הרגלים. יתרה מזאת, בזמן פלישת הצבא הגרמני לצרפת ולאחר כיבוש בלגיה היו בידי הצבא האמריקאי רק 18 טנקים שהוערכו ככשירים לקרב. היו אלה טנקי M2 בינוניים במשקל 19 טון וחמושים בתותח בקוטר 37 מ"מ. דגם משופר, M2A1, תוכנן לייצור סדרתי בשנת 1940, אולם אלה הפכו למיושנים לאחר שנודע על הפעלת טנקי הפאנצר סימן 3 ו־4, האחרון נושא תותח בקוטר 75 מ"מ, בידי הוורמאכט. מגבלות ייצור של מסבי צריח בקוטר גדול הגבילו את המפתחים האמריקאים אשר חפצו בהתקנתו של תותח ראוי בקוטר 75 מ"מ, ואילצו את התקנתו בתובת הטנק בעוד שבצריח, הקטן יחסית, הותקן תותח בקוטר 37 מ"מ בלבד. תותח התובה הכבד הותקן בצידה של התובה והיה בעל יכולת צידוד מוגבלת מאוד. תכנון הטנק החדש בעל המבנה הגמלוני, שסימונו M3, הידוע גם כלי וגרנט, שאב השראה מהטנק הצרפתי הכבד, שאר B1. בין אוגוסט 1941 לדצמבר 1942 יוצרו בארצות הברית 6,258 טנקי M3 לי. אף שטנקים אלו פותחו כדגם ביניים, הם נשלחו לשימוש הצבא הבריטי שהיה עסוק בלוחמה עיקשת מול קורפוס אפריקה בפיקוד רומל בצפון אפריקה, והופעלו לראשונה בלחימה משמעותית במאי 1942 בקרב גזאלה, כשהם זוכים למחמאות רבות מצוותי הטנקים הבריטיים אשר לראשונה זכו לטנק בעל עוצמת אש ואמינות בביצועים אל מול טנקי הפנצר 3 ו־4 הגרמניים.
היסטוריה של תכנון וייצור.
לאור מגרעותיו הבולטות של ה־M3 לי הוחל בתכנון של דגם מודרני יותר עוד לפני שהסתיים פיתוחו של ה־M3. 5 אבות טיפוס הוצגו ומתוכם נבחר הדגם הפשוט שסומן תחילה כ־T6. דגם זה התבסס למעשה על תובה משופרת ומערכת המזקו"ם של טנק ה־M3 לי. בחודש ספטמבר 1941, החלו במתחם הניסויים של צבא ארצות הברית באברדין שבמדינת מרילנד בחינות וניסויים של אבטיפוס הדגם החדש, שהמתבסס על תובה וצריח יצוקים ותותח בקוטר 75 מ"מ שהותקן הפעם על צריח. כבר בשלב זה העריך צבא ארצות הברית כי לא יהיה אפשר לעבור לייצור המוני (Mass Production) של הטנק בגלל היכולת המוגבלת של בתי היציקה בארצות הברית לייצר ביציקת פלדה גופים גדולים ומורכבים. עקב כך תוכננה תובה שהתבססה על לוחות שריון מעורגלים המרותכים יחד, וכך התאפשר לצרף מפעלים נוספים למעגל הייצור של הטנקים.
בשונה מהדגם המבצעי, ל־T6 היה פתח צדדי בתובה למילוט, מקלע מקובע בכיפת הצריח וצמד מקלעים נוספים בחזית הטנק, ואלו כוונו על ידי הנהג. לאחר שמאפיינים אלו אשר נתפסו כמגרעות בתכנון הוסרו, אושר הטנק לשירות מבצעי בדצמבר 1941 תחת הסימון הרשמי טנק בינוני M4 (Medium Tank M4) אליו נוספו בהמשך ציונים המצביעים על שינויים בייצור ובתכונות הטנק.
הקמת התשתית לייצור המוני.
שנה וחצי לפני כניסתה של ארצות הברית למלחמת העולם השנייה, הוחלט על תוכנית התחמשות המתירה למחלקת המלחמה האמריקנית להתחיל בייצורם של כמויות גדולות של כל ציוד הלחימה, כולל טנקים. התוכנית התעצמה בעקבות דברי הנשיא האמריקאי, פרנקלין רוזוולט, שהנחה להכפיל את הייצור שעמד אז על 1,000 טנקים בינוניים ו־400 טנקים קלים בחודש, ל־60 דיוויזיות השריון המתוכננות. דרישת ייצור כה תובענית מסתכמת בכ־33,000 טנקים בשנה, ובתקציב של כמיליארד דולר. הנשיא רוזוולט אף הגדיל את דרישתו, לאחר הצטרפות האמריקאים למלחמה, לייצור טנקים בכמות של 45,000 בשנת 1942 ו־75,000 בשנת 1943, כמויות אשר לא יוצרו בסופו של דבר, אולם היוו אתגר לתעשייה האמריקאית.
עד למועד זה (1940) יוצרו כלי רק"ם ובעיקר טנקים באופן אינדיבידואלי על ידי יצרני הקטרים בשיטה שלא תאמה לייצור סדרתי בכמויות גדולות. ועדה בראשותו של נשיא ג'נרל מוטורס ובהשתתפותם של חברי המועצה לביטחון לאומי, קבעה שלצורך ייצור טנקים המוני, יש לאמץ את השיטה בה מייצרים מכוניות. בחודש יוני 1940 מונתה חברת המכוניות קרייזלר להקים מתחם ליד העיר דטרויט שבמדינת מישיגן, להקימו בתוך שנה ולהכין אותו לייצור של טנקים בקצב של כ־100 בחודש. המשימה הוטלה על מהנדסי חברת קרייזלר שאף אחד מהם לא ראה טנק מימיו. ללא מידע ותכנון ראשוני המתבסס על ידע לגבי גודל המפעל הנדרש, כוח האדם, התקציב הנדרש ומצאי של חומרי גלם, עמד המפעל ("דטרויט טנק ארסנל") במטלות במה שנחשב אחד מההישגים התעשייתיים הגדולים ביותר אי פעם. ההצלחה והוכחת יכולת הייצור, התפשטה בהנחיית הממשל האמריקאי גם למפעלים נוספים כמו באלדויין, פורד, פולמן, פישר־בודי, חברת הקטרים האמריקאית ועוד.
יצרני הטנקים החדשים התבססו בשיטות הייצור על יצרני המכוניות ובמקרים מסוימים על יצרני הקטרים. מכלולי הטנק יוצרו במפעלים שונים ברחבי ארצות הברית והובלו למפעלי ההרכבה באמצעות רשת הרכבות המתקדמת. היציקות של הצריחים ובתי התמסורות הגיעו מבתי יציקה שליד שיקגו ופיטסבורג, ומוצרי גומי הגיעו מיצרני הצמיגים באוהיו. למרות הייצור הסדרתי בשיטת קו הייצור והניסיון להחדרת אוטומציה בייצור הרכיבים והמכלולים, נדרשה עדיין עבודה קשה ביותר מעובדי הייצור וההרכבה. צביעת הטנקים פנים וחוץ נעשתה בו־זמנית (בתוך התובה בצבע לבן, ומחוץ לתובה, בצבע זית). משך ייבוש הצבע שהיה בתחילה 24 שעות קוצר באופן דרמטי ל־4 דקות על ידי העברת הטנק בנסיעה דרך מנהרה המצוידת באלפי מנורות באור תת אדום. מאות טנקים גדשו את מגרשי המפעלים בהמתינם להסעה ברכבות אל נמלי הים או בסיסי האימונים.
ייצור הפלדה.
בתקופה שבה יוצרו טנקי השרמן, נעשה שימוש בשתי שיטות לייצור גוף הפלדה, הנבדלות ביניהן בתהליך ובתוצאה. שיטה אחת היא שימוש בלוחות מעורגלים של פלדת שריון (שאפשר היה לקבל בעוביים שונים) ולרתך מהם את הצורה הרצויה; שיטה שנייה היא יציקה צורתית של פלדת שריון. בלוחות פלדה מעורגלים אפשר להגדיל את הקשיות בתהליך של חיסום השכבה החיצונית של הפלדה (ובכך להקנות לה עמידה טובה יותר נגד חדירה של פגזים חודרי שריון). הייצור האמריקאי התבסס לרוב על הקשיות הטבעית של לוחות הפלדה (ללא תוספת קשיות), בעוד שהגרמנים התבססו תחילה על לוחות שריון מחוסמים ועברו בהדרגה ללוחות שריון בעלי קשיות טבעית ועובי גדול יותר. דרך אחרת לבחון את לוחות השריון אשר יוצרו עבור תעשיית הטנקים היא האבחנה בין שריון רך לשריון קשה, המותנה בתהליך הייצור במפעלי הפלדה. לוחות השריון האמריקאי במלחמת העולם השנייה היו מהסוג "הרך" שקשיותו 250 בשיטת ברינל (סולם למדידת קשיות), בעוד רוב המדינות האחרות העדיפו ייצור טנקים מלוחות פלדה קשה. מקדחים לקידוח פלדה באותה תקופה היו בעלי יכולת קידוח שריון עד לדרגת 375 ברינל. לשם השוואה, הרוסים השתמשו בפלדת שריון שקשיותה 400 עד 450 ברינל (מלבד הטנקים הכבדים מסוג KV שהיו בדרגת קשיות של 250, כמו הטנקים האמריקאים). אין ספק שהגדלת הקשיות של פלדות השריון הקשתה על הייצור והשפיעה גם על עלותו. פלדות בדרגת קשיות עד 350 ברינל אפשר לעצב בעיבוד שבבי (Machineable). השיטה האמריקאית המתבססת על לוחות שריון "רך" יחסית, הקֵלה באופן משמעותי על הייצור, תוך מתן פיצוי ליכולת הספיגה של לוח השריון על ידי הגדלת העובי, על אף תוספת המשקל, בהנחה שהמנועים החזקים יספגו את התוספת, ובלבד שהייצור יהיה קל ומהיר. המעבר לתובות יצוקות נועד גם הוא לחסוך בכוח אדם הדרוש לבניית התובה מלוחות.
ייצור הטנקים.
ייצור סדרתי מואץ של הטנקים החדשים מסוג M4 החל כחודשיים בלבד לאחר מתקפת האוויר המפתיעה של היפנים על הצי האמריקאי שעגן בנמל פרל הארבור בבוקר יום ראשון ה־7 בדצמבר 1941. טנקי השרמן הראשונים מסוג M4A1 יוצרו על ידי מפעל הקטרים לימה (Lima Locomotive Works) והטנקים הראשונים הועברו לצבא ארצות הברית להערכה. הייצור העצום, שהתנהל במספר מפעלים, הזרים טנקים גמורים בקצב הולך וגובר שבשיאו עמד על מעל 1,000 טנקים בחודש, או טנק חדש בכל 11 דקות במשמרת העיקרית. שני הדגמים הראשונים, הטנקים מסוג M4 בעלי התובה המרותכת ואלה מסוג M4A1 בעלי התובה היצוקה, היו מצוידים במנוע בנזין מקורר אוויר מסוג רייט/קונטיננטל R-975, שהיה במקור מנוע של מטוס־הפצצה. הייצור הגובר של מטוסים באותה עת מנע את המשך ההספקה של מנועים כוכביים מדגם R-975 לייצור טנקים. עקב כך נאלצו המהנדסים להתקין בטנקים מסוג M4A2 בעלי תובה מרותכת שני מנועי דיזל מדגם GMC 6-71. טנקי שרמן אלה הופעלו רק על ידי חיל הנחתים האמריקאי, ומרביתם סופקו בשיטת "החכר והשאל" לרוסים ולבריטים (טנקים מסוג זה היו בשירות הצבא הבריטי בארץ ישראל עד עזיבתו ערב הכרזת המדינה, וחלקם נפל לידי ההגנה כגרוטאות וכפוטנציאל להשמשה).