M60A3戦車は、1978年に量産が開始されたM60戦車シリーズの最終生産型で、M60A1RISE戦車の近代化をさらに進め、1980年代の必要性に対応した改良型である。
アメリカ陸軍が1950年代末から運用を続けていたM60戦車シリーズは、パットン戦車シリーズの古臭い基本設計を受け継いでいたため、抜本的な能力の向上は望めず、近い将来登場するであろうソ連軍の新型MBTに対抗するのは難しいと思われたため、アメリカ陸軍は早急にこれに代わる新型MBTを実戦配備することを望んでいた。

しかし、アメリカ陸軍がM60戦車の後継として1963年から、西ドイツ陸軍と共同で開発を進めた新型MBT「MBT-70」（Main Battle Tank 70：70年代型主力戦車）は、双方の運用思想の食い違いやコストの高騰が原因で1970年に開発が中止され、その代替として開発が進められたXM1戦車（後のM1エイブラムズ戦車）も、様々なトラブルの発生により実用化は1980年代中頃になることが予想されたため、やむなくアメリカ陸軍は1980年代も、M60戦車シリーズの運用を続けることになった。

すでに、アメリカ陸軍は1971年からM60A1戦車に対して、「RISE」（Reliability Improvements for Selected Equipment：実用性向上/装備近代化）と呼ばれる近代化改修を実施していた。
RISEは主として、M60A1戦車の装備を近代化することを主眼とした改修であったが、アメリカ陸軍は1972年末に信頼性や耐久性を向上させながら、M60A1戦車の性能をさらに向上させる近代化改修プラン、「M60A1E3」を立案した。

M60A1E3はMBT-70戦車の開発経験を基に、実用性の低下やコストの上昇を招かないような形で改良を行うことを目指しており、特に「RAM-D」（Reliability、Availability、Maintainability-Durability：信頼性、稼動性、整備・耐久性）と呼ばれる3つの要素を重要視していた。
M60A1E3は1975年から試験が開始され、翌76年にこの改修を施した車両がアメリカ陸軍に引き渡されて、「M60A3」の制式呼称が与えられることになった。

M60A3戦車の生産は1978年2月から、ミシガン州ウォーレンのデトロイト工廠で開始され、1983年度までに合計1,686両が生産された。
さらに、既存のM60A1戦車から2,100両がA3仕様に改修されており、合計で3,786両のM60A3戦車が誕生した。
なおデトロイト工廠は元々、戦車の大量生産を目的として、アメリカ政府が第2次世界大戦中の1940年に設立した国営戦車工場で、ミシガン州オーバーンヒルズのクライスラー社の管理下に置かれていた。

M60A3戦車は、FCS（射撃統制装置）を先進・高性能化することにより、戦後第3世代MBTに匹敵する、夜間作戦での高度な攻撃能力を獲得している。
FCSはM21アナログ式弾道コンピューター、Nd-YAG（ネオジム-イットリウム・アルミ・ガーネット）レーザー測遠機AN/VVG-2、AN/VSG-2 TTS（Tank Thermal Sight：戦車用熱線映像サイト）が新たに導入された。
これらの改良によって、M60A3戦車の初弾命中率は飛躍的にアップしたという。

実験によれば昼間の射撃での命中率は、M60A1戦車に比べて30％以上高くなり、夜間での暗視能力は2倍以上に向上している。
また、中東戦争でイスラエル軍が鹵獲した旧ソ連製のT-62中戦車を使っての、初弾命中率の実験（昼間）では、射距離1,500mで撃ち合った場合、M60A3戦車の初弾命中率は約75％であり、T-62中戦車は約46％であったという。

足周りでは、重量の増加に応じてサスペンションが強化され、上部支持輪が防弾アルミ製から防弾鋼製に変更された。
また、主砲の砲身には温度の影響による歪みを補正するため、グラスファイバー製のサーマル・スリーブが装着されている。