Việc sản xuất được bắt đầu lần đầu tiên tại nhà máy Lima Locomotive khi nhà máy đang sản xuất xe tăng cho lực lượng quân đội Anh. M4 được sản xuất cho quân đội Anh và Mỹ. Michael Dewar chính là người đầu tiên qua Mỹ đặt hàng cho quân Anh, và hiện tại vẫn còn một chiếc Sherman tại bảo tàng thiết giáp Bovington.

Trong thế chiến II, quân đội Mỹ có tổng cộng 16 sư đoàn thiết giáp và 70 tiểu đoàn tăng hoạt động độc lập. Một trong ba sư đoàn và 6 tiểu đoàn thiết giáp lính thuỷ đánh bộ được gửi đến mặt trận Thái Bình Dương. Vào tháng 9/1942, tổng thống Franklin D. Roosevelt đã chỉ thị cho các nhà máy phải sản xuất ít nhất được 120.000 chiếc xe tăng nhằm thành lập 61 sư đoàn thiết giáp để hỗ trợ cho lực lượng Đồng Minh tại Châu Âu. Mặc dù các nhà máy tại Mỹ không bị lực lượng không quân địch đánh bom nhưng phân nửa số nguyên liệu sản xuất xe tăng phải chuyển cho lượng lực hải quân, khiến cho quá trình sản xuất diễn ra khá lâu và số lượng xe tăng xuất xưởng chỉ được một nửa so với mục tiêu.Theo như tính toán thì số nguyên liệu (sắt, thép,...) chuyển cho các xưởng đóng tàu có thể sản xuất được hơn 67.000 chiếc xe tăng, nên thực tế chỉ có khoảng 53.500 chiếc xe tăng được Mỹ sản xuất từ năm 1942-1945.

Bộ quốc phòng Mỹ có tổng cộng bảy loại biến thể của M4 có thể đưa vào sản xuất: M4, M4A1, M4A2, M4A3, M4A4, M4A5, và M4A6. Mặc dù có nhiều biến thể như vậy nhưng cấu tạo của các phiên bản khác nhau của M4 vẫn khá giống như nhau. Ví dụ điển hình nhất chính là phiên bản biến thể A4 và A3, A4 không có gì hơn A3. M4A1 có hơi khác M4 về phần động cơ, thân tăng của M4A1 hơi cong. Phiên bản M4A4 có hệ thống động cơ dài hơn khiến cho thân tăng của phiên bản này khá dài và có khá nhiều bộ guốc phanh xích. M4A5 được thiết kế cho quân đội Canada. M4A6 có bệ máy giãn dài và chỉ có dưới 100 chiếc được sản xuất.

Đa số các phiên bản Sherman đều sử dụng động cơ chạy bằng xăng thì có hai phiên bản Sherman là M4A2 và M4A6 lại sử dụng động cơ diesel.M4A2 được lắp ráp sáu động cơ GMC 6-71 theo cặp sắp xếp theo kiểu thẳng hàng.M4A6 lại sử dụng động cơ Caterpillar RD1820 bố trí toả tròn. M4A4 sử dụng động cơ Chrysler A57 multibank (thường được gửi đến các nước Đồng Minh và Liên Xô thông qua chương trình Lend-Lease). Các phiên bản M4 thường được trang bị động cơ toả tròn Continental. Các biến thể đời sau của nó cũng không thay đổi nhiều mà chỉ chú trọng thay thế hệ thống treo, ngăn chứa đạn mạ thiếc, gia cố lại lớp giáp bọc. Như phiên bản M4 Composite, nó được lắp ráp thân tăng cong và phần thân tăng-phía sau được hàn dính với nhau qua một lớp sắt. Quân Anh có cách sắp xếp và bố trí máy khác với quân Mỹ.

M4 được trang bị một hệ thống điện có công suất 24 vôn.

Những phiên bản Sherman đời đầu được trang bị pháo chính 75 mm L/40. Mặc dù bộ quốc phòng Mỹ thiết kế ra tăng đời mới T20 để thay thế M4, nhưng các bộ phận của Sherman (bao gồm các phiên bản M4A1-M4A2-M4A3) vẫn được thay thế bớt như pháo chính 75 mm được thay bằng pháo chính 76 mm L/55. M1-sử dụng đạn HE và đạn khói (được trang bị cho tăng hạng trung mới T23), lớp giáp trước được gia cố lại… nhằm duy trì được dòng tăng có tiềm lực này. Pháo loại mới của T23 có thể mang được khá nhiều đạn pháo với sức xuyên giáp mạnh hơn pháo 75 mm hiện tại của Sherman. Về sau, các mẫu M4 và M4A3 được trang bị pháo mới có cỡ nòng 76 mm, thêm một tấm khiên đỡ đạn phía trước. Phiên bản đầu tiên được trang bị pháo chính 76 mm là M4A1. Vào tháng 1/1944, bộ quốc phòng Mỹ chấp thuận sự thay đổi này. Một tháng sau, bộ quốc phòng tiếp tục chấp thuận cho sự thay đổi cỡ nòng pháo chính lên 76 mm và thêm một tấm khiên.

Sau những chỉ trích về việc xe dễ bốc cháy khi trúng đạn khiến tỷ lệ kíp lái bị thương vong rất cao, các phiên bản từ sau năm 1943 áp dụng một số cải tiến để tăng tỷ lệ sống sót của kíp lái:

• Hệ thống thùng đạn ướt được sử dụng, theo đó khi xe tăng bị trúng đạn và động cơ bốc cháy, hệ thống sẽ tự động phun nước ra đầy vị trí của nạp đạn viên để làm ướt hết số đạn còn lại trên xe để ngăn đạn dược bị kích nổ. Tất nhiên là nếu lửa cháy mạnh thì số đạn này cũng sẽ phát nổ, tuy nhiên hệ thống này sẽ giúp "câu giờ" để kíp lái kịp thoát ra ngoài.
• Số cửa thoát hiểm được tăng từ 3 lên 4.