Бронирование
С точки зрения толщины брони нет большой разницы между литыми и сварными корпусами, хотя более округлые формы М4А1 могли считаться более эффективными при отражении попадающих в танк снарядов. Углы наклона брони у обоих типов М4 немного отличались, и теоретически один танк был уязвимее другого, но на практике эта разница была минимальной. Не существует строго определенных правил относительно эффективности наклона брони, так как очень много зависит от конкретного положения танка по отношению к танку противника. К моменту появления «Шермана» считалось существенным добиваться отражения попадающих снарядов – это звучало оптимистично, но на практике было не очень выполнимо (так как в большой степени все зависело от угла атаки) – и для этого нужно увеличивать толщину броневого листа. Говоря с точки зрения обычной геометрии, броня, установленная под углом 30 градусов, может быть на 20 процентов тоньше и поэтому легче, чем броня, установленная строго вертикально, и дает тот же уровень защиты. Но при этом следует учитывать проблему внутреннего пространства танка. В конструкции современника «Шермана» и последнего «прямоугольного» танка германского T-VI «Тигр» почти не использовалась наклонная броня. Вместо этого расчет был сделан на очень толстую лобовую броню. В результате танк получился слишком тяжелым и значительно менее эффективным, чем ожидалось.
За все время серийного производства угол наклона брони был изменен лишь однажды: весной 1944 года, когда выпуск танка М4А2 завершался, сварной лобовой лист брони корпуса был установлен под углом 47 градусов к вертикали вместо первоначальных 56 градусов. Для компенсации этого изменения толщина брони была увеличена на 12,7 мм. Это позволило изменить конструкцию носовой части танка, убрав обтекатель люков членов экипажа, рабочие места которых располагались в носовой части танка (сами люки стали больше по размеру). В результате лобовая часть корпуса стала представлять собой единый катаный стальной лист без сварных швов. В геометрию литых корпусов подобные изменения не вносились.
Толщина лобовой брони верхней и нижней части корпуса «Шермана» составляла 50 мм, борта и корма были защищены броней толщиной 37 мм, толщина брони крыши корпуса находилась в интервале от 12,7 мм до 18,75 мм. Толщина брони днища составляла 25 мм спереди и 12,7 мм сзади. Лобовая броня башни имела толщину 75 мм, кроме того, уже в процессе серийного производства было решено наваривать подвижный броневой щиток толщиной 50 мм на отверстие для ствола пушки. Борта и кормовую часть башни защищала броня толщиной 50 мм, крышу башни – 25 мм. На некоторых более поздних моделях использовалась броня большей толщины. Но, как мы увидим позднее, по мощности брони «Шерман» уступал немецким танкам, с которыми ему пришлось сталкиваться. Было много примеров, когда немецкие 7 5-мм и 88-мм бронебойные снаряды пробивали танк насквозь через два слоя брони. Согласно немецкой доктрине 75-мм пушка KwK42 Т-V «Пантеры» могла пробивать лобовую броню «Шермана» с расстояния 1000 м, а со стороны борта или с тыла с 2800 м. Это ровно в два раза больше расстояния, с которого пушка «Шермана» могла уничтожить «Пантеру». Громадное преимущество, по крайней мере теоретически. Цифры касательно тяжелого танка «Тигр» с его еще более толстой броней и мощной пушкой выглядят еще более впечатляюще.