Переработке полностью подвергся корпус самоходки. Сократилось число деталей и клепаных соединений, широко применялась сварка. Толщина брони корпуса была уменьшена почти вдвое. Так, например, толщину лобового листа корпуса сократили с 50 мм до 10–15 мм, при этом, правда, угол его наклона увеличивался до 67° от вертикали. В передней части корпуса сохранилось только место механика-водителя, прикрытое литой (на машинах поздних выпусков — сварной) башенкой со смотровым прибором и двухстворчатым посадочным люком.
Наиболее важные изменения затронули боевое и моторное отделения: их поменяли местами. Шестицилиндровый карбюраторный четырехтактный двигатель жидкостного охлаждения Praga АС мощностью 150 л. с. (110,4 кВт) при 2600 об/мин сдвинули вперед, в среднюю часть корпуса, ликвидировав при этом карданный вал. Рабочий объем двигателя составлял 7754 см3. В систему питания двигателя входили два карбюратора Solex 46 FNUP, подача топлива осуществлялась электромагнитным насосом Auto Pluse. Емкость топливных баков, размещенных сбоку от двигателя, осталась прежней — 218 л. Не изменились ни емкость радиатора системы охлаждения — 64 л, ни его расположение — сзади двигателя.
Состав трансмиссии по сравнению с предыдущей модификацией не изменился, за исключением изъятого карданного вала. Единственным изменением ходовой части стало сокращение числа поддерживающих катков с двух до одного.
Что же касается боевого отделения, то теперь оно занимало всю кормовую часть корпуса. Здесь располагалась рубка коробчатой формы. Броневые листы толщиной от 6 до 15 мм собирались на каркасе из уголков с помощью болтов с пулестойкими головками. Кормовая стенка рубки была ниже бортов и выполнялась откидной на петлях. При этом она занимала горизонтальное положение и могла использоваться членами орудийного расчета как сиденье. На лафете, укрепленном на обрезе крыши корпуса танка, в передней части боевого отделения устанавливались верхний станок и качающаяся часть 75-мм пушки PaK 40/3. Казенная часть и механизмы наведения орудия были прикрыты броневым щитом толщиной 6 мм, выгнутым в форме усеченного конуса и полностью перекрывавшим амбразуру в лобовом листе рубки. Установка пушки обеспечивала углы горизонтального наведения до 21° влево и вправо. Вертикальные углы наведения колебались в диапазоне от -5° до +13°. Скорострельность орудия достигала 12–14 выстр./мин. Живучесть ствола — 6 тысяч выстрелов. В походном положении качающаяся часть пушки фиксировалась двумя стопорами: одним — за казенную часть, другим — за ствол. Второй стопор был установлен на крыше отделения управления. Кормовое расположение боевого отделения позволило обеспечить лучшую защиту и облегчить работу расчета, члены которого теперь могли обслуживать орудие стоя. Кроме того, ствол пушки не выступал за габариты машины, что облегчало ей маневрирование в лесу и на городских улицах.
В рубке размещался боекомплект пушки из 27 выстрелов, в двух укладках по бортам. Здесь же в походном положении укладывался пулемет MG 34 или MG 42 с боекомплектом 1500 патронов. В боевом положении он мог устанавливаться на стенке рубки или на специальных кронштейнах, закрепленных на трубе-поперечине над боевым отделением.
У правой стенки рубки размешалась радиостанция Fu Spr «d». Масса машины составляла 10,5 т. Экипаж — три человека. Максимальная скорость — 46,5 км/ч, запас хода — 198 км.
Новая самоходка получила обозначение Sd.Kfz.138 Ausf.М. Существует версия, что буква «М» в обозначении этой модификации означает mitte — середина, то есть среднее расположение двигателя.
Первые 20 истребителей танков Marder III Ausf.М покинули завод ВММ в апреле 1943 года. До июня 1944 года, когда в сборочных цехах новая противотанковая САУ Hetzer заменила Marder, всего изготовили 942 машины этой модификации.
Небольшая их часть была выпущена в командирском варианте. В боевом отделении вместо правой боеукладки артвыстрелов устанавливалась радиостанция Fu 8. В результате боекомплект сокращался до 15 выстрелов, но зато обеспечивалась связь со штабом дивизии.
Одну из самоходок, использовавшихся для подготовки экипажей, переоборудовали для работы на газе. На крыше передней части корпуса, слева от башенки механика-водителя смонтировали два больших газовых баллона. Само собой разумеется, что во фронтовых частях САУ такой переделке не подвергались.