טנק שרמן מדגם נוסף עם הסימון M4A3 הפך לדגם הסטנדרטי של הצבא האמריקאי והיה מצויד במנוע בנזין פורד מדגם GAA V8. דגם זה החל להיכנס לייצור ביוני 1942. מצוקת האספקה של מנועים לקווי הייצור של השרמן הביאה את חברת 'קרייזלר' לתכנונו של מקור הנעה המתבסס על 5 מנועי משאיות בעלי שש בוכנות כל אחד, המחוברים יחד על גל ארכובה משותף. פתרון זה הועדף על ידי המהנדסים מול חלופה של ייצור מנוע חדש ייעודי לטנק השרמן, שהיה עשוי להתמשך כשנתיים. לשם התקנת חמשת המנועים בתא המנוע הדחוס הוארכה תובת הטנק, והוא נשא את הסימון M4A4. מרבית טנקי השרמן מסוג M4A4 הוחכרו לצבא הבריטי. בניסוי השוואתי שנערך בין טנקי שרמן מסוג M4A3, M4A2, M4 ו־M4A4 (ארבעה טנקים מכל סוג), לאורך מסלול ניסוי בן 4,000 מייל (מעל 6,000 ק"מ), סיימו כל ארבעת הטנקים מסוג M4A4 את המסלול, ועימם רק טנק אחד מתוך תריסר האחרים. דגמים רבים ושונים, כולל טנקים ייעודיים כמו טנקי הנדסה, תותחים מתנייעים, נושאי גייסות וטנקי להביור, נבנו על בסיס תובת השרמן עד לסוף המלחמה.
ייצור טנקי שרמן הסתיים במפעל קרייזלר שבדטרויט בחודש יוני 1945 כאשר 375 שרמנים אחרונים יצאו מקווי הייצור.
באותה עת החלו מפעלי הטנקים להסב חלק מהייצור ל־M26 פרשינג, מחליפו של השרמן כטנק העיקרי של עוצבות השריון האמריקניות. 49,234 טנקים מסוג שרמן מכל הסוגים יוצרו בארצות הברית במהלך מלחמת העולם השנייה, כמות שהייתה גדולה מכל התוצרת של גרמניה הנאצית ובריטניה בכל תקופת המלחמה. מתוך כמות כוללת זו, ארצות הברית החכירה 22,098 טנקים - כ־45 אחוזים מכלל הייצור של השרמן. 17,184 הוחכרו לבריטים, ו־4,102 לרוסים.
במהלך מלחמת העולם השנייה יוצרו בנוסף לדגם המקורי עוד שישה תתי דגמים של טנק השרמן שסומנו כ־A1 עד A6 (M4A1 שרמן עד M4A6 שרמן) והצביעו על הבדלים שונים במנועים ותצורות של התובה. עם זאת, במהלך היסטוריית הייצור נערכו שיפורים ושינויים במפרט הטכני של הטנק מבלי שהדבר ישנה את סימוני הדגם. הצבא הבריטי השתמש במערכת סימון מקבילה.
טבלת ייצור השרמן לפי דגמים
תיאור.
פנים הטנק.
מבנהו הפנימי של השרמן תוכנן בצורה הדומה למרבית הטנקים ממלחמת העולם השנייה: תא נהיגה בחזית הטנק, תא הלחימה במרכז ותא המנוע בירכתיים. לשרמן חמישה אנשי צוות (בדומה לפאנצר סימן 4 הגרמני), שלושה מהם בצריח, המפקד, התותחן והטען, כמו ברוב טנקי המערכה המודרניים. בקדמת התובה ישבו שני אנשי צוות נוספים: נהג שישב בשמאל חזית התובה, ולימינו מקלען־חרטום/נהג משנה. הנהג ניווט את הטנק באמצעות שתי ידיות בדומה לניווט טרקטור. היה לו שדה ראייה מוגבל, בעיקר כשהשתמש בפריסקופ.
למפקד הטנק היה מיקרופון איתו הוא תקשר עם טנקים אחרים בפלוגה ועם יתרת אנשי הצוות. מאחורי עמדת המפקד שכן הרדיו. אמצעי התצפית של המפקד בדגמי הייצור המוקדמים של השרמן כלל פריסקופ בודד מסתובב הממוקם על כיפת המפקד. אמצעי זה היה פשוט למדי, ולא העניק לו שדה ראייה מספק, ופעמים רבות מפקדי הטנקים נלחמו כאשר ראשם "חשוף" בצריח. בשלהי 1944 הוצגה לשרמן כיפת צריח חדשה למפקד הטנק, עליה מספר מרובה של פריסקופים לשדה ראייה היקפי. צידוד הצריח בוצע על ידי המפקד או התותחן באמצעות מנגנון חשמלי, וצידוד מלא של הצריח היה מהיר מאוד לתקופה. במקרה של תקלה במנגנון היה הצידוד מבוצע על ידי גלגל יד. התותחן ישב מתחת למפקד, ראשו בגובה ברכיו של המפקד. היה לו שדה ראייה קטן מאוד ומרוכז דרך הפריסקופ שלו.
חימוש.
חימושו הראשי של טנק השרמן היה תותח רב־תכליתי בקוטר 75 מ"מ מדגם M3, עם אורך קנה של 3 מטר, המותקן בצריח עגול. בדגמים המוקדמים היה הצריח בעל תצורת מגן תותח קדמית צרה, מדף מפקד מפוצל, וסל אחורי נמוך, ובדגמים המאוחרים בעל תצורת מגן תותח רחבה, שני מדפי צוות וסל אחורי מוגבה. אחד החידושים שהוצגו בטנק היה מערכת לייצוב התותח במישור האנכי, באמצעות גירוסקופ. תפקידה של מערכת הייצוב היה להפעיל באופן אוטומטי את מערכת ההגבהה לעבר מטרה נתונה, כך שמערכת הנשק תנותק מתנודות בעת שהטנק היה בתנועה. השרמן היה אחד מהטנקים הראשונים בעולם שעשה שימוש במערכת כזו. עם זאת, מאחר שתותחני הטנקים האמריקניים היו בדרך כלל יורים כאשר הטנק נייח, לא נעשה שימוש רב במייצב הגירוסקופי, מלבד לשמירת התותח מיושר בקירוב לעבר המטרה בעת נסיעה.
התחמושת חודרת השריון הסטנדרטית לתותח 75 מ"מ הייתה פגז חודר שריון בעל כיפה בליסטית (לשיפור הצורה האווירודינמית של הקליע הותקנה בחודו כיפה מחודדת מפח פלדה שהתפוררה בעת הפגיעה). פגז זה שקל 9 קילוגרם, עזב את התותח במהירות לוע התחלתית של 700 מטרים לשנייה, ויכול היה לחדור שריון בעובי 68 מ"מ מטווח 500 מטרים ובעובי 60 מ"מ מטווח 1,000 מטרים. לתותח 75 מ"מ היו ביצועים אנטי טנקיים טובים כנגד השריון הגרמני בשנים 1942–1943, אך לפגזיו היה יתרון גדול בכושר חומר נפץ מעולה. השרמן העניק לצוותים הבריטיים והאמריקניים באפריקה עליונות על הפאנצר סימן 3 - הטנק הגרמני הנפוץ בתקופה - ושוויון מול הפאנצר סימן 4 בדגמיו המוקדמים, עם תותח ה־75 מ"מ קצר הקנה. לרגלים הוא סיפק סיוע יעיל הודות לפגזיו הנפיצים. באביב 1943 החל להיכנס לשירות בצבא הגרמני דגם H של הפאנצר 4, בו הוגדל עובי השריון החזיתי ל־80 מ"מ, אותו השרמן יכול היה לחדור רק מטווחי קרב סבירים. כנגד הטנקים הכבדים והמשוריינים יותר של גרמניה, הסימן 6 'טיגר' והסימן 5 'פנתר', שהחלו בכניסה איטית לשירות ב־1943, היה תותח ה־75 מ"מ בנחיתות גדולה. הם היו חסינים חזיתית לשרמן, שנאלץ להתקרב ולהסתכן כדי לירות בשריון הצדדי או האחורי שלהם מטווח קצר.
השרמן היה חמוש גם בשני מקלעי M1919 בראונינג בקוטר 7.62 מ"מ. מקלע אחד נמצא בחרטום הגוף, בימין חזית הטנק, ותופעל על ידי מקלען החרטום, ומקלע נוסף כמקלע מקביל המופעל על ידי התותחן. על כיפת המפקד היה מקלע כבד M2 בראונינג 12.7 מ"מ (0.5 אינץ') כנשק נגד מטוסים. התחמושת לכלל המקלעים בקוטר 7.62 מ"מ כללה 4,750 קליעים, ו־500 כדורים למקלע הנ"מ הכבד.
שרמן 76 מ"מ.
בעת שנכנס השרמן לשירות מבצעי, ב־1942, תותח 75 מ"מ שלו היה בעל ביצועים אנטי טנקיים טובים למדי כנגד השריון הגרמני באותה עת. אף שלא היה צורך ממשי בחימוש מתקדם יותר לשרמן, בשנת 1942 החל חיל החימוש האמריקני בתכנון תותח 76.2 מ"מ, בעל ביצועים טובים יותר כנגד טנקים. פיתוחו של התותח החדש הושלם בקיץ 1942. הוא היה בעל אורך קנה של 57 קליברים (מעל 4.3 מטרים), אורך אשר הקשה על תנועת הצידוד בגלל עודף המשקל בחרטום הטנק. המהנדסים התגברו על הבעיה על ידי חיתוך 37 ס"מ מקדמת הקנה, וכתוצאה הופחת הקליבר ל־52, אך עם זאת ירדו ביצועיו של התותח. בהשוואה לתותחי טנקים אחרים שפותחו במקביל, דוגמת ה־17 ליטראות הבריטי או תותח 75 מ"מ KwK 42 הגרמני (חימושו של טנק הפנתר), היה תותח ה־76 מ"מ האמריקני בעל ביצועי חדירת שריון בינוניים. הצבא האמריקני לא לקח בחשבון את האפשרות של עיבוי השריון בטנקים הגרמניים בעתיד הקרוב.
בדצמבר 1942 המליץ מפקד גייסות השריון האמריקני, הגנרל ג'ייקוב דיוורס, על התחלת ייצור של טנקי שרמן עם תותח 76 מ"מ. מבחני ניסוי שנערכו בפורט נוקס קבעו כי המרווח הפנימי בצריח איננו מספק, ויש צורך בצריח גדול יותר, וכתוצאה הורכב צריח T23 שתוכנן במקור עבור הטנק הבינוני T23/T20 (סדרת טנקים ניסיונית שלא הוכנסה לייצור, אך שימשה לפיתוחו של ה־M26 פרשינג).
במאי 1943 עזב דיוורס את תפקידו כראש גייסות השריון והוחלף על ידי גנרל אלוואן גילם, קצין חיל־רגלים, שאחד מצעדיו הראשונים בתפקיד היה לבקר את יחידות הטנקים הלוחמות בצפון אפריקה ובסיציליה. גילם השתכנע כי יש להדק את שיתוף הפעולה בין השריון לרגלים, והוטרד מההצעה להסב את כל ייצור השרמנים לתותח 76 מ"מ, מאחר שפגזיו הנפיצים היו פחות אפקטיביים לסיוע לרגלים מתותח ה־75 מ"מ. תותח ה־76 מ"מ ירה פגז נפיץ במשקל 5.6 קילוגרם שמתוכם 0.4 קילוגרם חומר נפץ מרסק, בעוד תותח ה־75 מ"מ ירה פגז במשקל 6.6 קילוגרם שמתוכם רק 0.6 קילוגרם חומר נפץ מרסק. במהלך המלחמה ירו צוותי הטנקים האמריקנים בממוצע כ־70% פגזים נפיצים, 20% חודרי שריון, ו־10% פגזי עשן. לפיכך, המליץ גילם כי היחס הרצוי ביחידות הטנקים יהיה 1 ל־3 לטובת השרמן 75 מ"מ, כלומר מחלקה אחת של שרמנים 76 מ"מ בכל פלוגה, או פלוגה אחת בכל גדוד.
אחרי חודשים של עיכובים וסיבוכים בפיתוח, הוחל בשלהי 1943 בייצור טנקי שרמן 76 מ"מ בשלושה דגמים: M4A1, M4A2, ו־M4A3. הטנקים הראשונים הושלמו בינואר 1944, ובהם הופחת מספר הפגזים הנפיצים ועלה מספר הפגזים חודרי שריון. עם זאת, מרבית הפיקוד הבכיר לא התלהב מהתותח החדש בגלל נחיתות פגזיו הנפיצים, ועלתה מחלוקת בנוגע לתפקודם של השרמנים 76 מ"מ ביחידות הטנקים. כפתרון ביניים אוחסנו השרמנים 76 מ"מ בבריטניה, עד אשר יעברו גדודי טנקים נפרדים הסבה לטנק החדש. כתוצאה מכך, בעת הפלישה לנורמנדי ב־6 ביוני 1944, לא נחת בצרפת אף שרמן בעל תותח 76 מ"מ.