北アフリカおよびヨーロッパに加えて太平洋戦争にも投入された。戦車戦力が弱い日本軍にとってM4は非常な難敵で、サイパンの戦い、グアムの戦い、ペリリューの戦いなどでM4と日本軍の九七式中戦車や九五式軽戦車との戦車戦が戦われたが、日本軍戦車の九七式五糎七戦車砲や九八式三十七粍戦車砲はM4に命中してもまるでボールのように跳ね返されたということで、日本軍の戦車が一方的に撃破されることが多かった。日本軍の戦車兵はそのようなM4を「動く要塞」と称して恐れた。それでも、戦車第2師団が戦ったルソン島の戦いにおいては、重見支隊（支隊長：重見伊三雄少将。戦車第3旅団基幹の戦車約60両他）がリンガエン湾に上陸してきたアメリカ軍を迎撃し、太平洋戦争最大の戦車戦が戦われた。九七式中戦車改に搭載された一式四十七粍戦車砲は、500ヤード（約457.2m）で67㎜の装甲、1,000ヤード（約914.4m）で55㎜の装甲を貫通したので、M4の側面や後面の装甲であれば、かなりの遠距離からでも貫通可能であり、戦車戦で撃破されるM4も少なくはなく、アメリカ軍は九七式中戦車新砲塔型を「もっとも効果的な日本軍戦車」と評して警戒した。戦車戦での不利を痛感した日本軍は、その後の硫黄島の戦いや沖縄戦では、戦車の車体を地面に埋めて、即席の対戦車トーチカとして使用するようになった。