Dù đã tiến hành sản xuất hàng loạt tăng hạng trung M3 vào mùa hè 1941, quá trình phát triển phiên bản cải tiến sử dụng súng 75 mm nằm trong tháp pháo xoay được bắt đầu vào đầu mùa đông cùng năm. Hai nguyên mẫu đã xuất xưởng mùa thu 1941. Quân đội phần lớn hài lòng với phiên bản mới nhưng yêu cầu một số bước tiến khác. Cuối cùng, cửa phụ và súng máy trên tháp chỉ huy bị tháo bỏ. Ngày 05/09/1941, Ủy ban Vũ trang đề nghị tiêu chuẩn hóa nó dưới định danh Tăng hạng Trung M4.
Các đặc tính được ghi đều thuộc về xe có kíp lái thành thạo 100%.