Một trong những ưu tiên thiết kế là bảo vệ tố lái, M1 Abram là loại xe tăng được trang bị để tăng khả năng sống sót của tổ lái ngay cả khi giáp xe không cản nổi đạn của đối phương.

Như hầu hết các loại xe tăng được thiết kế vào thời chiến tranh lạnh, giáp xe tăng Abram được tập trung dày nhất ở 60 độ trước xe. Giáp của Abram được trang bị loại giáp Burlington theo tên gọi của Mĩ hay Chobham theo tên gọi của Anh. Giáp Chobham có khả năng chống đạn nổ lõm cao hơn nhiều so với thép thường. Đến cuối những năm 1980, phiên bản cải tiến M1A1HA được tăng cường thêm giáp Uranium nghèo (DU) ở giữa hai lớp giáp mặt trước của tháp pháo giúp tăng thêm khả năng chống đạn xuyên giáp bằng động năng.

Vào năm 1988, phiên bản M1A1HA đã bắt đầu sử dụng lớp chống đạn bằng hợp kim uranium làm nghèo thế hệ thứ nhất được gọi là uranoceramic UO87. Năm 1990, các xe tăng M1A2 được trang bị lớp chống đạn bằng uranium thế hệ thứ hai UO1-100 trong các túi nhôm. Các phiên bản M1A2SEP có sử dụng lớp chống đạn thế hệ thứ ba UO100 với lớp uranium phủ than chì nằm trong lớp bọc bằng Titan. Phiên bản M1A2SEP v4 sẽ chuyển sang dùng vỏ giáp UO thế hệ thứ tư.

So với giáp thép thông thường, giáp Uranium nghèo có khả năng chống đạn cao hơn nhiều. Tuy nhiên nhược điểm của nó là khối lượng rất nặng (gấp khoảng 1,7 lần chì và gấp gần 3 lần thép), nên chỉ được ưu tiên gắn vào mặt trước xe (nếu gắn vào hông thì xe tăng sẽ trở nên rất nặng). Các tấm giáp bằng uranium cũng không thể uốn cong, nên các xe tăng M1Abrams đều có tháp pháo vuông vức và khá cồng kềnh. Ngoài ra, giáp Uranium nghèo có chứa uranium là chất phóng xạ độc hại, nên tổ lái xe có nguy cơ bị ảnh hưởng sức khỏe. Khi chiếc xe tăng bị trúng đạn và các lớp giáp bằng uranium bên trong xe bị hư hỏng, nó sẽ tung ra các hạt bụi phóng xạ cực nhỏ mà khi tổ lái hít phải thì sẽ bị nhiễm phóng xạ.

Cũng như nhiều xe tăng kiểu phương Tây khác, giáp chính ở phía trước xe tăng Abram là 100% giáp thô, không có gắn giáp phản ứng nổ (ERA). Điều này khiến cho xe có trọng lượng lớn hơn xe tăng của Nga. Đằng sau lớp giáp cứng là một lớp chống mảnh văng làm bằng Kevlar giúp chống lại mảnh vỡ của giáp khi giáp bị xuyên phá. Trong chiến tranh vùng Vịnh, không hề thiếu những trường hợp xe tăng Mĩ bị tấn công bởi RPG và chai xăng.

Thiết bị nhắm chính của xạ thủ (GPS) được trang bị cửa đóng mở để bảo vệ trước các loại miểng pháo và đạn súng cá nhân. Phía trước tháp pháo của M1 cũng được thiết kế khá vuông vức, các khí tài quan sát được đặt lùi về sau so với mặt trước của tháp pháo giúp tăng độ an toàn cho khí tài khi mặt trước tháp pháo bị tấn công bằng đạn HE hoặc HEAT. Hai bên và phía sau tháp pháo được gắn những khung chứa hàng đôi khi cũng giúp giảm hiệu quả sát thương của các loại đạn HEAT. Hai bên sườn xe cũng được trang bị giáp hông (skirt armor) khá dày cũng nhằm mục đích giảm hiệu quả của đạn HEAT. Tuy nhiên những biện pháp này không thể bảo vệ xe hoàn toàn trước các loại đạn, nhất là những loại đạn HEAT hiện đại, kèm thêm một thực tế là phần động cơ phía sau thân xe hoàn toàn không thể chịu được bất kì loại đạn chống tăng nào. Nhằm khắc phục nhược điểm này, gói nâng cấp TUSK đã ra đời. Nâng cấp chính bao gồm giáp ERA lắp hai bên sườn thân xe và giáp lồng ở phía sau xe, nhưng gói nâng cấp này cũng khiến M1 càng trở nên nặng hơn, đồng thời vẫn chưa chống được đạn tandem bắn vào 2 hông xe.

Ở bên trong xe, khoang chứa đạn của Abram được đặt sau tháp pháo, cá biệt với khoang chiến đấu bằng một lớp của thép. Khoang chứa đạn có hai tấm ván blow-off trên nóc. Khi đạn trong khoan phát nổ, sức nổ của chúng sẽ thổi bay các tấm ván blow-off, giải phóng sức nổ ra ngoài xe để giảm bớt thiệt hại cho tổ lái. Tuy nhiên, đó là về lý thuyết, còn thực tế chiến đấu cho thấy nhiều khi tấm ván này là không đủ. Mỗi viên đạn cỡ 120mm chứa 10 kg thuốc phóng, cộng với vài kg thuốc nổ mạnh (với các loại đạn nổ), chỉ cần một vài viên đạn bị kích nổ thì chấn động đã thừa sức xé toạc tấm ván blow-off và giết chết tổ lái. Có những trường hợp M1 Abram bị bắn trúng sườn tháp pháo đã khiến cơ số đạn trong khoang chứa đạn bị kích nổ kinh hoàng, cơ hội sống sót của kíp xe trong tình huống này gần như không còn[9].

Phần thân dưới phía trước có hai bình nhiên liệu lớn. Tuy nhiên, chúng lại giúp tăng khả năng bảo vệ chống đạn từ phía trước cho xe. Chất lỏng cũng có khả năng chống đạn. Ví dụ như nước có khả năng chống đạn CE bằng 45% RHA, KE bằng 15%. Ethanol có khả năng chống đạn CE bằng 63% RHA, KE bằng 15%. Ngoài ra, hai bình nhiên liệu này có vỏ làm bằng các lớp nhôm có lỗ giống tổ ong kẹp giữa các tấm nhôm mỏng. Thiết kế này có khả năng chống đạn bằng 70% thép thông thường nhưng có chi phí thấp và trọng lượng nhẹ.

Nhìn chung, giáp trước của M1A2 Abrams khá dày (được trang bị giáp Chobham và lớp hợp kim Uranium nghèo), nhưng giáp hông và giáp sau của M1 Abrams thì yếu hơn nhiều (chỉ là lớp giáp thép thông thường với độ dày thấp, không có giáp Chobham và giáp Uranium nghèo), nên nó rất dễ tổn thương nếu bị bắn vào hông. Các phiên bản cải tiến cũng không thể tăng cường lớp giáp ở khu vực này vì xe đã quá nặng. Sau khi nghiên cứu và phân tích những trường hợp xe tăng M1 Abrams bị phá hủy hoặc hư hại nặng ở Iraq, các chuyên gia quân sự đã đúc kết những điểm yếu của thân và tháp pháo phiên bản M1A2 SEP để tiêu diệt hoặc chí ít cũng làm hư hại nặng chiếc xe:

• Mặt trước tháp pháo của M1A2 là nơi dày nhất vì được lắp tăng cường các tấm giáp uranium nghèo, chiều dày quy đổi tương đương 700-800mm chống đạn xuyên APFSDS hoặc 1.300 mm chống đạn xuyên lõm. Để xuyên thủng vỏ giáp ở khu vực này cần vũ khí hiện đại, như đạn xuyên giáp APFSDS cỡ 125mm 3BM-69/70 Vacuum, hoặc tên lửa chống tăng 9M133 Kornet của Nga
• Mặt trước thân xe có khả năng bảo vệ thấp hơn, đạt khoảng 500-600mm chống đạn xuyên APFSDS hoặc 800 mm chống đạn xuyên lõm. Để xuyên thủng vỏ giáp ở khu vực này có thể dùng vũ khí cũ đã qua cải tiến, như đạn xuyên giáp APFSDS cỡ 125mm 3BM-48 Snvitnets (ra đời năm 1991), tên lửa chống tăng AT-3 Sagger phiên bản AT-3D (ra đời năm 1990), hoặc súng chống tăng RPG-7 mang đầu đạn tandem cải tiến của Nga
• Chiều dày vỏ giáp ở các vùng hông xe nhỏ hơn 50-60% so với vùng chính diện, có thể bắn thủng bằng các loại vũ khí chống tăng kiểu cũ từ thập niên 1960, như súng chống tăng RPG-7, súng không giật SPG-9 cỡ 73mm.
• Hông phần đuôi thân xe M1 có tấm thép chắn chỉ dày 70mm, còn tấm thép đuôi xe chỉ dày 30mm, nóc xe cũng chỉ dày khoảng 20-30mm, có thể bắn thủng bằng mọi loại đạn chống tăng.

Các phiên bản M1 cũ hơn (như M1A1, M1A1HA) có giáp yếu hơn so với M1A2 SEP nên việc tiêu diệt cũng dễ hơn so với M1A2 SEP.

Quân đội Mỹ lập luận rằng những chiếc M1 Abrams phiên bản xuất khẩu đã bị lược bỏ lớp giáp Uranium làm nghèo nên mới dễ bị tiêu diệt. Nhưng thực tế từ chiến tranh Iraq năm 2003 đã cho thấy ngay cả M1 Abrams nguyên bản (do quân đội Mỹ sử dụng) cũng có rất nhiều điểm yếu về vỏ giáp. Do dồn quá nhiều trọng lượng vào mặt trước xe nên 2 bên hông xe M1 trở nên khá yếu ớt, khoang chứa đạn gắn vào sau tháp pháo khiến tháp pháo trở nên to lớn khi xoay ngang, rất dễ bị nhắm bắn. Trong chiến tranh hiện đại, khi bộ binh mang vũ khí chống tăng ẩn nấp khắp nơi thì hông xe, sườn tháp pháo mới là khu vực dễ bị đối phương tập kích. Phần hông và đuôi xe M1 Abrams vẫn dễ bị bắn thủng bởi đạn đạn AP cỡ 100mm của xe tăng T-54, hoặc bởi súng chống tăng vác vai đời cũ như RPG-7 (sản xuất từ những năm 1960) kể cả khi dùng đạn PG-7V đời cũ chứ chưa cần dùng đạn PG-7VR kiểu mới. Đạn xuyên giáp của pháo 30mm trên xe BMP-2 ở cự ly 2.000m dễ dàng xuyên qua đuôi xe. Trong chưa đầy 2 năm đầu của chiến tranh Iraq năm 2003, đã có 17 xe tăng M1 bị tiêu diệt và 63 xe bị bắn hỏng nặng, hầu hết chỉ bởi súng chống tăng RPG-7 đời cũ. Theo thống kê có tới 55% số xe M1 bị bắn hỏng nặng hoặc bị phá hủy bởi đạn PG-7V trúng vào sườn tháp pháo, sườn thân xe phía trên bánh tỳ và 70% bị bắn vào nóc tháp pháo. Giáp phía sau thì còn mỏng hơn nữa, trong chiến tranh Vùng Vịnh năm 2003, đã có 1 chiếc M1 bị vô hiệu hóa do bị bắn cháy động cơ bởi đạn AP cỡ 25mm bắn nhầm từ 1 chiếc xe thiết giáp M2 Bradley.[10]