Самоходки ранних выпусков изготавливались на базе средних танков М3, у которых заимствовались ходовая часть, двигатель и трансмиссия. Лобовая часть корпуса собиралась из трех литых деталей, причем правая из них была ниже, чем центральная и левая. Это было связано с особенностями конструкции корпуса танка М3, имевшего орудийный спонсон по правому борту. У более поздних машин уже использовалось шасси среднего танка М4 «Шерман», сначала также с лобовой частью из трех деталей (уже одинаковых по высоте), соединявшихся друг с другом и с корпусом болтами, а затем с цельнолитой. Отливка носовой части одновременно служила картером дифференциала и бортовых передач. Ее болтовое крепление к корпусу облегчало разборку носовой части для демонтажа этих агрегатов и коробки передач.
Открытая сверху боевая рубка, сваренная из плоских броневых листов толщиной 12,7 мм, располагалась в средней части корпуса. В амбразуре ее лобового листа была установлена 105-мм полевая гаубица М2А1 с небольшой подвижной бронировкой. Угол горизонтального наведения вправо составлял 30°, влево — 15°. Вертикальное наведение осуществлялось в пределах от -5° до +35°.
САУ ранних выпусков имели боекомплект, состоявший из 57 унитарных выстрелов, затем, за счет сокращения сидячих мест членов экипажа, он был увеличен до 69 выстрелов. В боекомплект входили осколочно-фугасные, кумулятивные, зажигательные и дымовые снаряды. Максимальная дальность стрельбы равнялась 10 424 м. Скорострельность — 8 выстр./мин.
В правой передней части боевой рубки на турели, укрепленной на специальной башенке цилиндрической формы, устанавливался 12,7-мм зенитный пулемет Browning М2НВ. Боекомплект пулемета состоял из 300 патронов.
В кормовой части САУ с небольшим наклоном вперед, как и на базовом танке М3, устанавливался 9-цилиндровый четырехтактный, звездообразный карбюраторный двигатель Continental R-975-EC2 воздушного охлаждения мощностью 340 л.с. при 2400 об/мин. Он позволял 23-тонной боевой машине развивать максимальную скорость 38,6 км/ч. Емкость четырех топливных баков составляла 662,4 л, что обеспечивало запас хода в 193 км/ч. На САУ более позднего выпуска, изготовленных на базе среднего танка М4, устанавливался двигатель Continental R-975-C1 мощностью 350 л.с.
Трансмиссия САУ состояла из двухдискового главного фрикциона сухого трения, смонтированного внутри маховика двигателя, карданного вала, пятискоростной коробки передач с синхронизаторами, двойного дифференциала типа Клетрак и бортовых передач.
В ходовую часть по каждому борту входили шесть обрезиненных опорных катков, сблокированных попарно в три балансирные тележки, подвешенные на вертикальных буферных пружинах, три поддерживающих катка, направляющее колесо с кривошипным натяжным механизмом и ведущее колесо переднего расположения со съемными зубчатыми венцами. Причем на САУ ранних выпусков поддерживающие катки устанавливались над тележками подвески, как на танке М3, а на последующих машинах они крепились к тележкам с помощью кронштейнов со смещением назад. Гусеницы — резинометаллические мелкозвенчатые цевочного зацепления по 79 траков каждая.
К 1944 году стандартным и наиболее распространенным в американской армии вариантом танка «Шерман» стал М4АЗ. В марте 1944 года на шасси этого танка началось производство самоходной гаубицы М7В1. От САУ М7 она отличалась главным образом силовой установкой — 8-цилиндровым V-образным карбюраторным двигателем Ford GAA мощностью 500 л.с. Этот мотор разгонял самоходку до максимальной скорости 42 км/ч. В остальном, за исключением МТО, машина практически не изменилась.
До февраля 1945 года из ворот завода фирмы Pressed Steel Car Company вышли 826 самоходных гаубиц М7В1.