Item 170202, uitgegeven op 11 september 1941 door de Ordnance Committee (OC), gaf aan hoe de militaire karakteristieken van de M4 er uit dienden te zien. Hierin was ook aangegeven dat de koepel haar kanon met de ophanging uitwisselbaar moest zijn met andere wapens. Voorstellen liepen er voor een 105mm en één voor een 3 inch kanon. De 105mm was een geschikte uitvoering, maar de 3 inch M7 bleek te zwaar voor installatie in de M4 Medium tank. Maar er werd wel gezocht naar de pantser doordringendheid van de 3 inch die het 75mm kanon M34 kon vervangen. Met deze basis in gedachte, werd het 76mm T1 kanon ontwikkeld.

Het experimentele 76mm kanon was ook een 3 inch (76,2mm), met aangepaste granaten van de 3 inch M7. De voordrijvende lading werd aangepast om dezelfde 2600 ft/sec aanvangsnelheid te houden van de 3 inch. De loop van het 3 inch kanon werd lichter uitgevoerd. De gehele installatie kon ingebouwd worden in de M34 ophanging. Twee 76mm T1 kanonnen werden geproduceerd en op 1 augustus 1942 gezonden naar de Aberdeen Proving Ground om te worden getest.

Eén van de kanonnen was gemonteerd in een vaste opstelling, de andere in een M4A1 (W-3060572). In de M34 koepel ophanging bleek de lange loop slecht in balans te zijn. Er werd 33 centimeter (15 inches) van de loop verwijderd en een extra gewicht aangebracht bij het laadgedeelte. Na uitgebreid testen bleek het kanon in deze configuratie te voldoen voor de M4 medium tank.

Op 17 augustus, 1942 werd door de Ordnance Committee aanbevolen dat de M4 met het 76mm kanon een Substitute Standard classificatie kreeg. Ook het verkorte T1 kanon werd gestandaardiseerd tot 76mm M1 kanon. De eerste order voor een productie in deze configuratie, de M4A1 (76M1) was 1000 stuks.

Het testen werd voorgezet in Aberdeen met de M4A1, W-3015305, waaraan verschillende veranderingen waren aangebracht. Het M1 kanon werd geplaatst in de nieuwe M34A1 ophanging. Dankzij een nieuw frontpantser kon het kanon 5cm meer naar voren. Hierdoor kwam meer ruimte tussen de terugslagring van het kanon en de radio. De terugslagring werd tevens voorzien van extra balans gewicht. De elevatie van het kanon bedroeg +25 tot –12.½ graden. In de M4A1 was ruimte voor 83 76mm granaten.

De nieuwe direct zicht telescoop, de M51(T60) 3-power was een grote verbetering ten opzichte van de vroegere periscoop. Maar de koepel bleek erg uit balans te zijn met het lange kanon. Op een helling van 30 graden was de koepel bijna niet rond te draaien. Er werd een 400 kilo zwaar gewicht, in de vorm van een uitbouw, aangebracht aan de achterzijde van de koepel die tevens dienst kon doen als opslagruimte. Het bleek afdoende om de koepel goed in balans te krijgen.

Ondanks dat de Ordnance Committee haar goedkeuring had gegeven, dacht de Armored Force Board en de Tank Destroyer Board er anders over. Twaalf M4A1 (76M1) werden geproduceerd waarvan de eerste (W-3015954) voor evaluatie werd afgeleverd op 2 februari, 1943 bij Fort Knox. Op 5 april, 1943 kwam het vernietigende rapport. De Armored Force Board wees op de ‘quick fix’ van de tank. Het was een samengeraapt aantal onderdelen om iets te maken wat snel geproduceerd kon worden en de koepel was vooral te klein om in te opereren. De OC accepteerde het rapport en de verdere productie werd afgebroken. Er stonden nog eens 17 op de lijn zodat een complete compagnie uitgerust kon worden. Van de twaalf geproduceerde werden er negen omgebouwd met het 75mm kanon. De andere drie bleven achter op de testgronden van Aberdeen, Fort Knox en de Desert Training Center in California.

Met de afvoer van de M4A1 (76M1) verzocht de Ordnance Committee om twee verbeterde prototypes met een 76mm kanon. Een koepel met de 76mm kanonophanging voor de T23 medium tank serie werd gebruikt voor de M4E6. Nieuw bij deze M4 was de opslag van de munitie. Deze werd niet langer in de kwetsbare zijpanelen vervoerd, maar lager in de romp, in de vloer. Hiertoe was de koepelmand deels verwijderd. De rekken voor de 76mm munitie was omgeven met water (Wet Stowage) om het gevaar van vuur bij een treffer kleiner te maken. Opslag op deze manier bracht de munitie terug tot 71 granaten. De M4E6 had een gegoten frontstuk en een gelaste achterromp. In het frontstuk waren grotere luiken voor de chauffeur en bijrijder gemaakt. Naast het gespleten ronde luik (dat ook in de M4 75mm zat) voor de commandant, was een tweedelig rechthoekig luik voor de lader in de gegoten koepel aangebracht.

Het M1A1 76mm kanon had aan de linkerzijde een coaxiaal .30 machinegeweer dat in zijn geheel was gemonteerd in de T80 ophanging. Het terugslaggebied was aan de buitenzijde 30cm (12 inches) naar voren gebracht waardoor het draaipunt ook naar voren kwam en voor een betere balans zorgde. Om het kanon in elevatie te stabiliseren werd een Westinghouse gyrostabilizer aangebracht. Er was een voorstel voor een gelaste koepel, maar deze werd nooit gebouwd. Twee M4E6 medium tanks werden gebouwd bij Chrysler in Detroit. In juli 1943 werd één van deze twee (de 30263) naar Aberdeen gezonden voor testen en vervolgens doorgestuurd naar Fort Knox. Met enkele aanpassingen, zoals extra ventilatie om de kruidampen af te zuigen, werd op 17 augustus 1943 een positief rapport uitgebracht door de Armored Board om de M4E6 in productie te nemen.

Er werd door de Army Ground Force een verzoek geplaatst voor 1000 op de M4E6 gebasseerde tanks. Tevens werd bij de Chief of Ordnance de opdracht gegeven om de productie van de 75mm te staken. Maar de Armored Force wilde dat deze toch beperkt in productie bleef, want de High Explosive (HE) granaat van de 75mm was superieur aan die van de 76mm. Tevens was de rook en stof die een schot van de 76mm produceerde een belemmering voor het volgende schot. Het enige grote voordeel was dat de pantser doorboring van de 76mm granaat 2,5cm (1 inch) meer was dan die van de 75mm. In de strijd na de landingen in Normandië bleek ook het 76mm kanon niet altijd goed genoeg tegen het Duitse staal.

Er werden tekeningen geproduceerd voor het 76mm kanon voor de M4 (niet geproduceerd), de M4A1, de M4A2 en de M4A3. De granaten voor het 76mm kanon kwam op de vloer van de romp met 35 granaten aan één zijde van de krukas en 30 aan de andere kant. Deze waren beschermd door ongeveer 130 liter water (34.5 US gallons). De 6 ‘klaar voor gebruik’ granaten waren geplaatst op de koepelvloer omringd door 8 liter water (2.1 US gallons). Om bevriezing tegen te gaan werd vaak ethyleen glycol gebruikt in de ‘wet stowage’. De opslagrekken mochten graag roesten en daartegen werd zogenaamde Ammudamp toegevoegd in het water.

In januari 1944 liepen de eerste M4A1(76)W (waarbij de 'W' stond voor 'Wet Stowage') van de productieband bij Pressed Steel Car Company (deze produceerde in totaal 3426 stuks tot het einde van de oorlog). De eerste 1224 hadden split-circular hatches voor de lader, vanaf nummer 1225 werden de ovalen luiken aangebracht op de koepel. Vanaf die nummering werd ook het M1A1 kanon vervangen voor de M1A1c of het M1A2 kanon die een muzzlebreak had. De muzzlebreak (mondingrem) zorgde er onder andere voor dat de rook beter werd afgedreven.

Productie van de 76mm M4 tanks: 10.883
3426 M4A1(76)W door Pressed Steel Car Company
2915 M4A2(76)W door Fisher (inclusief 21 gebouwd door Pressed Steel Company)
4542 M4A3(76)W door Chrysler (inclusief 525 gebouwd door Fisher)

Aan het einde van de lente van 1944 kwamen de eerste M4 tank met het 76mm kanon aan in Groot-Brittannië. Hier werden ze getoond aan de bevelhebbers die zich opmaakten voor D-Day, de landingen in Normandië op 6 juni van dat jaar. Maar ondanks dat ze onder de indruk waren van de kracht van de 76mm, ze wilden het beproefde 75mm kanon niet opgeven. De 75mm was ideaal als ondersteuning voor de infanterie met haar high explosive granaat. En de eerste tanks in Normandië waren dus de vertrouwde Shermans met het 75mm kanon. Op 12 juni werd een volgende demonstratie gegeven op de Imber firing range in Engeland. Ook Lt-General Patton was hierbij aanwezig samen met Major-Generals Oliver en Crow, respectievelijk commandant van de 5th en 6th Armored Division. Patton was onder de indruk en wilde ze wel proberen, maar dan in een apart tank bataljon, voor een gevechtstest, niet in combinatie met de 75mm tanks. Maar hier kwamen de generaals snel op terug toen bleek dat de 75mm ver onder de maat scoorde tegen het dikke Duitse pantser. Gevechtstroepen wilden de 76mm aan het front. Het plan was om één derde van de tanks in een eenheid uit 76mm te laten bestaan. Aan het einde van de oorlog was dit opgelopen tot de helft.