Корпус танка М4А2 сваривался из катаных броневых плит. Верхняя лобовая плита толщиной 50 мм располагалась под углом 47°. Борта корпуса — вертикальные. Угол наклона кормовых плит 10—12°. Броня бортов и кормы имела толщину 38 мм, крыши корпуса—18 мм. Литая носовая часть крепилась болтами к верхней лобовой плите, к бортам и днищу. Верхняя лобовая плита сваривалась из семи частей; понятно, насколько было необходимо обеспечить высокое качество сварных швов. И это вполне удалось, о чем можно судить хотя бы по находящимся в поселке Снигири Московской области двум танкам М4А2 — рыжим от ржавчины, но с ослепительными сварными швами без единой трещинки.

На танках выпуска 1943—1944 годов к верхнему правому бортовому листу приваривались (до переноса боеукладки на пол боевого отделения) две броневые накладки и одна — к верхнему левому бортовому листу.

Башня литая, цилиндрическая, установлена на шариковой опоре. Лоб и борта защищались соответственно 75-мм и 50-мм броней, корма — 50-мм, крыша башни — 25-мм. В передней части башни крепилась маска спаренной установки вооружения (толщина брони — 90 мм). В задней части имелась ниша для установки радиостанции. На крыше башни размещался входной люк, закрывавшийся двустворчатой крышкой, закрепленной на петлях во вращающемся погоне турели зенитного пулемета. С декабря 1943 года на крыше башни появился маленький овальный люк заряжающего.

На танках М4А2 (76)W с 76-мм пушкой устанавливалась башня измененной формы, с командирской башенкой. Башенный вентилятор был перенесен с крыши на заднюю стенку. Толщина лобовой брони была доведена до 100 мм. С августа 1944 года для заряжающего был введен круглый двустворчатый люк.

75-мм пушка М3 или 76-мм пушка М1А1 (М1 А2) была спарена с 7,62-мм пулеметом «Браунинг» М1919А4. Углы возвышения и снижения у пушек были одинаковыми, +25° и -10°. Боекомплект танка М4А2 составляли 97 выстрелов калибра 75-мм, 300 12,7-мм и 4750 7,62-мм патронов; у танка M4A2(76)W—71 выстрел 76-мм, 600 12,7-мм и 6250 7,62-мм патронов.

На танке имелась силовая установка из двух 6-цилиндровых дизелей GMC6046, расположенных параллельно и соединенных а один агрегат: крутящий момент с обоих передавался на один карданный вал. Силовая установка имела мощность 375 л. с. при 2100 об/мин. Запас хода по топливу достигал 190 км Коробка передач — механическая 5-скоростная (5 — вперед, 1 — назад). В качестве механизма поворота использовался двойной дифференциал.

Подвеска танка состояла из шести балансирных тележек, по три на сторону. Каждая имела два одинарных обрезиненных опорных катка, один поддерживающий и две вертикальные буферные пружины. Гусеница — мелкозвенчатая, состояла из 79 металлических или резино-металлических траков.

С конца марта 1945 года в конструкцию подвески танков М4А2 (76) W были внесены значительные изменения: вместо двух катков в тележке было поставлено четыре (два сдвоенных), буферные пружины перемещены из вертикального положения в горизонтальное, и соответственно изменена конструкция балансиров. В каждой тележке установлен гидравлический амортизатор.

Танков М4А2 всех вариантов было произведено 10968 штук, из них 8053—с 75-мм пушкой. Поскольку американская армия получала только танки с бензиновыми двигателями, то М4А2 использовались в США как учебные и поставлялись по ленд-лизу в другие страны, преимущественно в Англию (7418 штук). Некоторое количество М4А2 использовались американцами в Тунисе и, несколько позже, корпусом морской пехоты на Окинаве. Главными производителями были компании «Фишер тэнк арсенал» и «Пульман-Стандард»; в конце 1942 года к ним присоединились «Америкен локомоутив», «Федерал Мэшин энд велдер» и «Болдвин». Выпуск М4А2 с 75-мм пушками был завершен в мае 1944 года. Затем компания «Фишер тэнк арсенал» — главный производитель дизельных «шерманов», перешла на производство М4А2 (76)W и до мая 1945 года выпустила 2894 танка, 21 машину произвела компания «Прессед стил кар». Общее производство М4А2 с 76-мм пушкой составило 2915 штук.

В Советский Союз, по американским данным, по ленд-лизу было поставлено 1990 танков с 75-мм пушкой и 2073 с 76-мм. В мае 1945 года Красная Армия получила и некоторое количество танков с горизонтальной подвеской, которые приняли участие в разгроме Квантунской армии.

<Шерманы> принимали участие в освобождении Украины и Белоруссии, Польши, Чехословакии и Австрии; участвовали в штурме Берлина.