型m1装备美国陆军时,美国早已向莱茵金属公司购买了生产许可;不过当时美国仍认为原装rh-120120mm滑膛炮设计不够理想,因此该公司继续对此炮进行改进而没有立刻投产,包括换装美国设计的直立楔式炮闩,追加炮身热套筒以及大型圆柱状排烟装置,此外炮口校正装置改以更加安全的锁紧螺栓固定,故这种被美国赋予m-256编号的120mm滑膛炮性能比德国原装货更加强悍,也比较轻。
由于120mm炮弹体积较大,m1a1的装弹量便减至40发,m-829尾翼稳定脱壳穿甲弹,其中34发储存于炮塔尾端的主弹舱内,6发储存于车身的弹舱里。相较于传统的滑膛炮,没有膛线的滑膛炮在炮管中能将******的所有能量转换成炮弹移动动能,因此拥有更高的发射初速,使用动能穿甲弹时特别吃香;但是滑膛炮的长距离精确度就不如滑膛炮,此外弹种选择比滑膛炮少很多,只能使用尾翼稳定脱壳穿甲弹以及高爆穿甲弹,欠缺对付软性目标的爆震弹种。m-256能使用的弹种有m-829系列尾翼稳定脱壳穿甲弹(apfsds)与m-830系列高爆穿甲弹(heat),以及训练用的m-831反坦克高爆弹以及m-865、m-866尾翼稳定脱壳穿甲弹,而射击apfsds时的炮口初速约1650m\/s。
装甲方面,m1a1仍沿用与先前相似的复合,m1a1首上装甲技术,不过炮塔和正面的装甲进一步强化,炮塔正面与车首上装甲防御apfsds的能力约400~500mmrha,抗heat能力约800~990mmrha。然而,根据日后的测试资料,早期m1a1的正面装甲防护能力仍低于同时期(80年代中期)苏联最新型的t-80u。m1a1的核生化防护装置由原先各人式换成全车加压式,这套全车加压系统整合于空调系统内。此种方式虽然能增加乘员的舒适与方便,不必戴上恼人且影响战力的面罩;然而,一但遭到敌弹命中并触发自动灭火抑爆系统,在缺少防护面罩的情况下,弥漫车内的灭火剂更容易造成车内人员窒息。
其他方面,m1a1炮塔后段弹舱m1a1车后上方的泄爆板改为两块,改良动力系统的可靠度,换装高强度扭力杆以及阻尼更大的避震器,强化惰轮强度,重新设计车长操作面板、装填手席防护板以及装填手席下方的储藏舱,电路重新规划,炮塔后端加装大型置物栏,炮塔两侧置物箱加大,改良驱动轮外侧的护裙,采用新的驱动轮,换装新型测风传感器,换装新的炮手瞄准仪护罩,装备新的头灯组等等;至于火控系统则仍与m1完全相同。
从1988年起出厂的m1a1以该年推出的衰变铀复合装甲取代原有的复合装甲,称为m1a1重装甲m1a1坦克开火瞬间构型(m1a1ha);1988年首度公开,并宣称其防护效能是传统滚轧均质钢甲的五倍。换装衰变铀装甲后,m1a1的战斗重量再度增加至65吨,但是防护能力较原先增加一倍以上,炮塔正面与车首上甲板对抗apfsds的能力相当于660~680mmrha,抗heat能力达到1080~1320mmrha。
除了装甲之外,m1a1的m-829120mm尾尾翼稳定定脱壳穿甲弹的弹蕊也以衰变铀制造;传统的钨合金弹蕊在撞击目标时会被磨成较为圆钝的外型,使穿甲效能降低,而衰变铀弹蕊在击中目标时则能维持较为尖锐的外型,因此穿甲效果较佳。