在制造装有75毫米炮的中型坦克方面，美国陆军部和石岛公司由于一时没有能安装75毫米炮的炮塔，就想起了T－5的那个装有75毫米炮的试验车，决定先采用这种车，作为过渡车型并装备部队，同时研制炮塔。这个过渡型定型为M3型，被英国人大量购买，在英国被称为“格兰特”式。克莱斯勒公司又抢先一步，改造了原来的“底特律坦克工厂”并兴建了新的工厂，又获得一大批合同。不过其他大公司也有相似的举措，也获得M3型坦克的订货。M3“格兰特”式坦克重26．8吨，装甲厚度51毫米，采用220马力的卡迪拉克发动机，乘员5人，装有1门75毫米炮和1门37毫米炮，最大时速56公里，是英军主力中型坦克，参加了1941年末的“十字军”战役和1942年的阿拉曼战役。在M4“谢尔曼”式坦克大量装备后，又被送到缅甸，同坦克技术不佳的日本陆军作战。
“格兰特”式坦克投入大批量生产后不久，M4型坦克也出厂了。M4中型坦克的底盘与M3相同，所不同的是M3那个右前部的75毫米炮被安装在新研制的炮塔上，37毫米炮被拆掉，发动机换成340马力的大陆汽油机，重量增至29．7吨，速度降至41．6公里／小时。后来又换装上英国的77毫米坦克炮。
M4型对付德国重型和IV型坦克绰绰有余，但同苏联的T－34型、德国的“豹”式中型坦克相比，M4型坦克谈不上是优秀坦克。它车体高大，装甲太薄，一中弹就爆炸，被德国人嘲笑为“火把”。但M4型却有其他同级坦克都没有的优点——结构简单，性能可靠，故障率奇低，几乎不用保养，就是履带磨烂了，机件仍然完好。由于结构简单，M4型坦克便于大批量生产。所以美国陆军采用了以数量抵质量的办法，生产了4．8万辆，是“豹”式产量的10倍，这还不包括用M4车体制造的大量其他武器，如自行火炮等。这是除战争结束前夕M26“潘兴”式坦克以外美国威力最大的坦克，被英国称为“谢尔曼”式。在战场上美国和英国军队采用了以多辆M4围捕德国坦克的方法，其方式同德国用Ⅲ型、Ⅳ型坦克对付T－34型的方法如出一辙。不过，M4高大的车体有个意外的战术优势：俯射角低，可以更有效地利用起伏的地形。由于上述原因，许多人仍视M4为优良的坦克。以色列长期使用M4，重新设计了炮塔，换装了功率更大的柴油机，改进了悬挂系统，安装了法制75毫米炮或英制105毫米坦克炮和新式火控系统，成为“超级谢尔曼”，M4E8直到1973年阿以战争中还在使用，与苏制T－54／55型、T－62型坦克在戈兰高地和西奈对阵。由于M4车体高大，火炮的俯射角低，加之以色列坦克手训练有素，T－54／55型和T－62型坦克总被这个“老爷爷”坦克杀下阵来。M4“谢尔曼”式坦克享有大战时期所有其他武器都没有的殊荣。
美国陆军采取了以M4的数量优势对付德国坦克质量优势的方法，但崇拜技术的美国人当然不能容忍技术上的劣势。早在M4型“谢尔曼”式坦克问世前，美国当时的步兵总部在1940年就要求研制80吨以下、装有75毫米以上口径火炮的重型坦克。1941年年底美国陆军研制出重56．5吨的M6重型坦克。M6也采用“立簧”式悬挂装置，装甲厚度82毫米，安装有1门76．2毫米炮、1门37毫米炮。4挺机枪，采用1台800马力气冷航空发动机为动力，时速35.2公里。M6型的性能比KB型重型坦克强，也超过了德国“豹”式和“虎”式坦克，美国报界对这种坦克大吹大擂，美国军方也准备订货5500辆，但M6型生产了40辆后就停产了。其原因不是M6型技术上有问题，而是美国军方觉得M6型的体积太大，装船运输时所占的船舱容积是M4型的2倍，更重要的是装不进美国根据M4型体积而大批量建造的坦克登陆舰，这样就无法用登陆舰送上海滩，因此放弃了重型坦克的生产。
美国陆军不再研制重型坦克，而把注意力重新放在能安装90毫米炮的中型坦克上，终于在1944年1月研制成M26型坦克。M26型重41．5吨，最大装甲厚度102毫米，装有1门90毫米带制动器的火炮，采用扭杆式悬挂装置和470马力福特液冷8缸汽油机，时速可达46公里。1945年1月，M26型在欧洲通过了实战的考验，大批量投入生产。首批装备了美国第1集团军所属的第3、第9装甲师，被称为“潘兴”式，在1945年3月7日夺占莱茵河雷马根鲁登道夫大桥的战斗中，立下汗马功劳。
在英国美国改进、研制、生产新型坦克的同时，其陆军装甲部队的编制也逐渐均衡、合理。英军装甲部队根据1942年的作战经验，认为其装甲师内步兵、炮兵、工程兵不足，就减少了装甲师内的坦克，增加步兵、炮兵和工程兵。到1944年，英军装甲师下辖1个装甲旅（下设3个装甲团）、1个装甲步兵旅、1个装甲侦察团、2个野战炮兵团和1个自行反坦克炮团。全师有307辆坦克——包括“克伦威尔”式、“谢尔曼”式和“挑战者”式等“巡洋舰”坦克，各式装甲车辆和轮式车辆4500辆，人员14964人。英军共有8个装甲师。驻英的波兰第1装甲师、加拿大第5装甲师也由英军指挥，其编制与英军相同。英军的步兵师内亦有1个坦克旅，装备的是“丘吉尔”式步兵坦克。除上述装甲部队外，英国陆军为适应诺曼底登陆的特殊需要，于1943年组建了第79装甲师，装备有各种专用登陆坦克、车辆1566辆，人员达2．1万人。
美军装甲师编制与英军、德军、苏军完全不同，无旅一级编制，下设A战斗群司令部和B战斗群司令部，辖有3个装甲步兵营、3个装甲营、1个侦察团、1个工兵营、1个通讯连、1个师属炮群（下辖3个炮营）、勤务分队（负责补给、运输、医疗，共1372人），全师共10668人，159辆中型坦克。作战时根据所受领的任务，灵活给A、B两个战斗群搭配兵力。在第二次世界大战中，美军有16个现役装甲师，其中在西欧战场有15个。美军第1集团军还指挥法军第2装甲师。法军装甲师与英军装甲师的编制相似。美军的步兵师与德军的相似，没有坦克，全师为15289人。
从编制上看，盟军的陆军没有苏军、德军那样的装甲（坦克）集团军和装甲（坦克）军，迄今其装甲兵最大编制是师，似乎远逊于苏军和德军。其实不然，盟军陆军在1943年已经完全实现机械化，其战斗部队没有一匹马，而德军和苏军只有其装甲（坦克）兵才是机械化部队，因此盟军陆军没有必要组建装甲军和装甲集团军，其任何一个军和集团军与装甲师混编就是装甲军和装甲集团军。美国陆军在大战中没有改编其装甲师，而是根据需要临时把军以上的兵团编组，灵活方便，适于美国人的性格和特点。除上述特点外，盟军陆军还具有东线苏德两军都没有的优势——绝对的制空权、庞大的空中再补给能力，和极为畅通的通信网络，空军与陆军融为一体。所以盟军对付德军不是靠单一的陆军，而是发挥其武装力量优越的整体力量。靠着这种令人羡慕的整体打击力量，盟军在诺曼底大败德军，解放了西欧诸国，迅速进抵德国边界。