M3中型坦克与美国M2中型坦克一样，采用莱特公司（Wright Aeronautical）的汽油引擎，安装于车身后方，动力经传动轴接驳至车身前方驾驶席的变速箱。一门75毫米M2坦克炮安装在宽大车身的右方（后期换装炮管较长的M3坦克炮），由一名炮手及一名装填手操作。该火炮衍生自法国75mm榴弹炮，后来也有安装在M4坦克上。

美军在二战早期非常缺乏可用的坦克，其库存主要为M2轻型坦克和M2中型坦克。两者均略为过时，不适合实战运用。当1939年欧洲战场的战争爆发之后，美国人发现他们的美国M2中型坦克无论是在防护还是在火力上都不足以应对新的局面。因此，美军极为需要开发及制造新型坦克以提升军力。

美军在1940年7月开展了新型中型坦克的开发。此坦克参考了技术成熟的美国M2中型坦克，使用部份与其类此或相同的结构和零部件，例如可靠的垂直涡形弹簧悬挂系统，并加厚了装甲。M3中型坦克最开始是将37毫米火炮当作主要武器，但波兰战役和法国战役的经验警醒了美国人，让他们硬生生的将75毫米火炮加在了车身上，所以最后坦克形成了三层结构，类似一座移动的塔。

驾驶席的左边安装两挺固定机枪。在驾驶席之后，安有一双人炮塔。车长及一名炮手负责使用炮塔内的一门由37mm M3反坦克炮衍生出的M5或M6坦克炮，及一挺同轴机枪。车长拥有一个带机枪的指挥圆顶用于观察。由于车内武器众多，所以乘员足足有7人（格兰特式为6人），比各国同期坦克要多。

M3是高大宽敞的：电力传输穿过乘员舱炮塔笼下的齿轮箱驱动前链轮。转向是由差动制动，以37英尺转弯半径（11m）。垂直螺旋弹簧（VVSS）单元具有一个返回辊直接安装在六个悬挂装置的主要住房（每侧三个），设计为独立的和容易更换的模块单元用螺栓固定在车体两侧。炮塔动力穿越在一个电动马达提供液压马达的压力形式的电液系统。这充分旋转炮塔在15秒。同样的电机提供的火炮稳定系统压力。

M3中型坦克具有相当强大的火力，机动性也不错，但防护性因装甲较薄且使用铆接车体而相对差一些。M3中型坦克由于使用星型发动机（星型发动机本为飞机引擎），导致了车身高大，车体侧面的投影面积较大，容易被发现并被敌方瞄准。此外，由于车内有6名乘员，加上两门火炮，所以高大的车身内部仍然显得十分拥挤。

M3中型坦克安装在车身的75mm火炮射击范围有限，全方位射击的37mm炮威力不足。两门火炮分布在车内两层结构，不便于车长指挥和迅速发扬火力。

种种缺点使M3中型坦克很快地就从前线退出，当美军部队于1942年后期开始装备M4中型坦克后，M3中型坦克便逐步退出现役。

M3中型坦克系列生产数量如下：1941年4月至1942年8月生产了M3坦克4924辆、1942年3月至1942年8月生产了M3A1坦克300辆、1942年1月至1942年3月生产了M3A2坦克12辆、1942年3月至1942年12月生产了M3A3坦克322辆、1942年1月至1942年8月生产了M3A4坦克109辆、1942年1月至1942年12月生产了M3A5坦克591辆，总计是6258辆。

以上表格的数据资料来源

美军装甲部队在M4谢尔曼大量供应前，主要装备M3中型坦克。美军在二战早期的装甲作战中也主要运用M3中型坦克，例如火炬行动。早期美军部队缺乏实战经验，加上M3中型坦克本身的缺点，使得战果不尽人意。例如在凯赛林隘口战役中的费德隘口，防守的德军令美军第一装甲师在两天内损失了约100辆坦克。当中有一部份为M3中型坦克。

装备美军的M3中型坦克除了在太平洋的岛屿争夺战中小试身手外，并没有发挥太大的作用。太平洋战争中美军仅少量运用M3中型坦克。太平洋战争中大部份M3中型坦克参与的战斗均属英联邦军队麾下，用于支援步兵。在欧洲战场难以生存的M3中型坦克对付日军装甲车辆绰绰有余。日军甚至把M3中型坦克归类为“重型坦克”。日军除了步兵的自杀式袭击外，也有利用俘获的M3斯图亚特轻型坦克迂回到后方作战而成功击毁的战例。

一部份已退出前线的M3中型坦克被改装成工兵车辆。另外有一部份被改装成自行火炮如M7牧师和M12。

英军在二战早期，尤其是敦刻尔克大撤退后严重缺乏装甲车辆。美国愿意向英军提供正在大量生产的M3中型坦克。英军对其种种缺点并不满意，但因需求实在孔急，英军在提出改造要求后下订1,250辆符合英国需求的M3中型坦克，即格兰特将军式。

最初的167辆M3 格兰特式装配在三个装甲旅下，与1942年5月的加查拉战役投入实战。之后英军也有接受一批李将军式以紧急填补兵力。英军发现M3中型坦克机械上非常可靠，故障较少。75mm榴弹炮的火力在战斗中也非常优秀。而且装甲足以抵御早期德军的大部份反坦克武器，除了令盟军闻风丧胆的88毫米高射炮。不过英军也觉得其车身过于高大，安装在车身的75mm火炮射击范围有限，使用不便而限制了火力。初期M3中型坦克部份装甲还使用铆钉固定，被击中后容易飞脱引起危险。

在1942年10月的阿拉曼战役中，英军能击败德军的隆美尔兵团，M3、M4中型坦克起了重大的作用。英军中大部份M3格兰特式在北非战役后已退役。部份被改装成一些工兵车辆。

通过租借法案，美国向苏联提供了2种型号的M3中型坦克，分别是汽油发动机的M3A3型和柴油发动机的M3A5型，以补充苏德战争初期损失的兵力。运输的途径也有2种，42年下半年分别是海路通过摩尔曼斯克，或者是陆路通过伊朗，最终进入苏联共有1386辆。

第一批的M3坦克服役于苏联南部方面军的第114坦克旅，M3A3和M3A5中型坦克在红军坦克第1集团军的第13坦克军服役，134坦克团在高加索地区用M3打出了2个战斗英雄，连长尼古拉因科和车长格丽斯基少尉，由于在1942年12月12-14日，纳尔特村附近战斗中的英勇表现获得了荣耀。

尽管有一些突出战绩，但苏军对此型坦克并不满意，有苏军坦克兵戏谑其为“七兄弟棺材”（Coffin for seven brothers） ，其脆弱可想而知。不过苏联接收的120辆M31B2装甲回收车（以M3中型坦克改装而成）则成为苏军仅有的特制回收车辆，成为工兵部队的重要资源。

M3（李 I / 格兰特 I）（美国）

车体为铆接，高炮塔，汽油发动机，该型号共生产4,724辆。

M3A1（李 II）（美国）

使用铸造（圆形）炮塔，该型号共生产300辆。

M3A2（李 III）（美国）

车体为焊接（锋利），该型号只生产了12辆。

M3A3（李 IV /李 V ）（美国）

焊接车体，使用2 XGM 6-71 柴油发动机，并将车体侧面的车门焊死或取消，该型号共生产322辆。

M3A4 (李 VI)（美国）

新铆接车体，1 XChryslerA57 Multibank 发动机（470马力），车体侧门淘汰，该型号共生产109辆。

M3A5 (格兰特 II)（美国）

使用 2 X GM 6-71 柴油发电机及铆接车体，小炮塔为原始炮塔，该型号共生产591辆。

M31坦克抢救车（格兰特 ARV I）（美国）

基于M3底盘建造，用假炮塔和虚拟的75毫米炮作为伪装，拥有一个60,000磅（27,000公斤）绞车。

M31B1坦克抢救车（美国）

基于M3A3。

M31B2坦克抢救车（美国）

基于M3A5。

M33（美国）

将M31 TRV转换为火炮牵引车的使用，炮塔和起重机被拆除。共有109辆车于1943年-1944年之间被改造为此型号。

M7牧师式自行火炮（美国）

详情参见：M7牧师式自行火炮

在M3 中型坦克的底盘上安装一门105mmM1/M2榴弹炮而成的一款开放型自行火炮，此车被英军冠以“牧师”的绰号。有M7，M7B1和M7B2等型号。二战中美国共制造4300余辆，被盟军广泛使用。

M12自行火炮（美国）

详情参见：M12自行火炮

美军利用M3 中型坦克的底盘制造的自行火炮，M12上的M1917或M1918榴弹炮衍生自法国的155mm榴弹炮，威力远大于M7的105mm榴弹炮，二战中美国共制造100余辆。

格兰特ARV（英国）

拆除武器并更换装甲抢救车相关设备

格兰特Command（英国）

配备有地图和额外的无线电设备

格兰特蝎III（英国）

75毫米（3.0英寸）喷枪上取下，并配有蝎式mine flail，在1943年初又少数的该型车运用在北非战场。

格兰特蝎IV（英国）

比蝎III额外的动力，以增加蝎式的力量。

格兰特CDL（英国）

从“运河防御灯”改造而来；使用37毫米炮塔取代一个强大的探照灯和机枪。

河道防务灯（英国）

详情参见：河道防务灯

英军于新炮塔上安装探照灯用于夜战的工兵车辆。为掩人耳目而起名为“河道防务灯”（Canal Defence Light）。

蝎式除雷车（英国）

详情参见：扫雷坦克

英军利用M3 中型坦克底盘链击式除雷装置开发的扫雷坦克。部份M4雪曼坦克和玛蒂达 II型坦克也有接受同样的改装。

白羊坦克（加拿大）

详情参见：白羊坦克

二战时期加拿大基于M3 中型坦克开发的坦克。其日后改造成为多款英军装甲车辆。

M3海滩装甲回收车（澳大利亚）

一个单一的M3A5被改成了“海滩装甲回收车”。