M4、M4A1中戦車は共に、ニュージャージー州パターソンのライト航空産業製の航空機用星型9気筒空冷ガソリン・エンジン「ワールウィンド」（Whirlwind：旋風）R-975を搭載していたが、航空機増産のあおりを受けてこのエンジンの供給が充分なものでなくなることは明白であった。
そこでアメリカ陸軍はM4中戦車の大量生産を確実なものとするため、ジェネラル・モータース、フォード自動車、クライスラーの大手自動車メーカー3社に代替エンジンの提出を求めた。

これに応じてミシガン州デトロイトのジェネラル・モータース社が開発した6046 直列12気筒液冷ディーゼル・エンジン（出力410hp）は、同社が民間トラック用に開発した6-71 直列6気筒液冷ディーゼル・エンジン2基を並列に組み付けたもので、片側のエンジンが故障してももう片側だけで戦車を動かすことが可能であるという利点があった。

この6046ディーゼル・エンジンを搭載するM4中戦車には「M4A2中戦車」（Medium Tank M4A2）の制式呼称が与えられ、1942年4月から生産が開始された。
しかしM4A2中戦車はガソリン・エンジンが主流のアメリカ陸軍では使用されず、海兵隊が使用した他は他国への供与兵器に回されている。

M4A2中戦車（75mm砲搭載型）の生産はミシガン州のグランドブランク工廠、イリノイ州シカゴのPSCM社（Pullman-Standard Car Manufacturing：プルマン・スタンダード自動車製作所）、オハイオ州ウォーレンのFMW社（Federal Machine and Welder：機械・溶接企業連合）、ニューヨーク州スケネクタディのALCO社（American Locomotive Company：アメリカ機関車製作所）、ペンシルヴェニア州エディストーンのBLW社（Baldwin Locomotive Works：ボールドウィン機関車製作所）の5社が担当した。

グランドブランク工廠が1942年4月〜1944年4月にかけて4,614両、PSCM社が1942年4月〜1943年8月にかけて2,737両、ALCO社が1942年9月〜1943年3月にかけて150両、BLW社が1942年10月に12両、FMW社が1942年12月〜1943年11月にかけて540両生産しており、合計で8,053両のM4A2中戦車（75mm砲搭載型）が完成している。

さらに1944年5月からは、長砲身76.2mm砲搭載型のM4A2中戦車の生産が開始された。
76.2mm砲搭載型はグランドブランク工廠が1944年5月〜1945年5月にかけて2,894両、ペンシルヴェニア州ピッツバーグのPSC社（Pressed Steel Car：圧延鋼板・自動車製作所）が1945年5月に21両生産しており、合計で2,915両が完成している。

なお1944年9月の生産車からは、「HVSS」（Horizontal Volute Spring Suspension：水平渦巻スプリング・サスペンション）が導入されている。
76.2mm砲搭載型のM4A2中戦車は、ほとんどがソ連への供与に振り向けられている。