该坦克的主要改进除后期M60A1已采用的外，还有：
(1)火炮
在105mmM68式火炮炮管上安装了热护套以防止炮管受热变形，影响命中精度；使用脱壳穿甲弹、破甲弹、碎甲弹和黄磷发烟弹等4种炮弹。
(2)火控系统
该坦克安装的美国休斯(Hughes)航空公司研制的激光测距坦克火控系统(LTFCS)是典型的分划扰动式坦克火控系统，它用AN/VVG-2红宝石激光测距仪代替了M60A1坦克的M17C合像式光学测距仪，用M21全求解的电子模拟全固态弹道计算机取代了M60A1的M16电子模拟式计算机，激光测距精度高，计算机计算精度和可靠性也大大提高，体积减少，并可自动计算运动目标的提前量。这些改进使得M60A3能以较高的首发命中率从静止状态射击固定和运动目标。
AN/VVG-2车长激光测距瞄准镜 该镜组合了车长瞄准和测距两个功能，测距也可由炮长完成，可以同时存储3个目标距离并用数字显示，车长可选择其中之一自动输入弹道计算机。激光瞄准镜的望远式光学系统采用可变倍率物镜，搜索目标时用低倍率(6×)和大视场(10°)；瞄准和测距时用高倍率(12×)和小视场(5°)。该镜采用红宝石激光器，体积大、重量重、耗能多，发射波长为0.69μm的可见红光，不易于隐蔽，属于第一代激光测距仪。
M21弹道计算机 M21计算机是一种模拟和数字式混合的全固态电子计算机，以模拟方式处理信息，基本上是模拟机，但可以预编存贮6种弹道的程序(实际仅使用4种弹道)，计算机平均故障间隔时间为2000h。
该计算机可根据自动或人工输入的信息，自动计算目标距离、目标运动角速度、炮耳轴倾斜、横风速度、气温、气压、药温、炮膛磨损、瞄准视差、弹种及归零等对弹道的修正量，高低向修正结果传送到瞄准镜调节器和M10A3弹道驱动器及火炮稳定系统；水平向修正结果传送到炮长潜望式瞄准镜的分划投影装置和车长激光测距瞄准镜的分划投影装置。计算机内装有自检电路。
AN/VSG-2炮长热成像瞄准镜 1979年以前，M60A3使用M35E1微光潜望式昼/夜瞄准镜，尔后改装了AN/VSG-2热成像瞄准镜。该镜可在更大距离上识别和瞄准目标，能在昼夜和坏气候条件下使用，且能穿透烟幕和地面伪装，最大使用距离可达2000m。
自动弹道传感器 目前该坦克配备目标角速度传感器、炮耳轴倾斜传感器和横风传感器3种自动弹道传感器，测量数据自动输入到M21弹道计算机内。此外，还将安装炮口校正传感器与坦克瞄准镜配合使用，以修正炮口下垂。
(3)防护能力
目前所有新制造的M60A3坦克均装备了泰莱达因(Teledyne)公司研制的发动机热烟幕施放系统，改装车型亦然。该系统是把燃料喷射到排气管中生成热烟幕的。
M60A3TTS坦克从1988年开始改装哈隆(Halon)自动灭火系统，该系统能迅速扑灭乘员舱和动力舱内的火灾。两舱内共配置了7个自动报警传感器，可以探测舱内温度和火光，能自动启动灭火系统。
1985年7月美国陆军实弹试验了由3辆M60A1改装的装有反应式装甲的M60A3坦克。虽试验成功，但由于经费拮据，1988年决定放弃在该坦克上加装反应式装甲的计划。
(4)其他
该坦克安装了650A的油冷交流发电机，取代了原来的300A交流发电机。
1984年底美国陆军开始改装改进型发动机空气滤清器。
美国陆军曾在3辆M60A1坦克上改装了液气悬挂部件，虽然试验取得成功，坦克性能大有提高，但由于成本太高，仍决定保留原扭杆悬挂。
通用动力公司地面系统分部已研制出一种扫雷滚轮，用于装备M60A1和M60A3，这种扫雷滚轮现已装备驻欧陆军。
在陆军基地改装车辆过程中，M60系列坦克均安装了一种M9推土铲，该铲与M728战斗工程车使用的相同。
3.M60A4坦克
该坦克是M60A1和M60A3的进一步改进型，用于装备国民警卫队、目前仅提出了改进方案，没有装备。
4.以色列M60系列坦克
以色列陆军约装备1000辆M60A1和M60A3坦克及小量M60装甲架桥车和M728战斗工程车。它对该系统坦克所做的主要改进包括：
(1)安装BLAZER反应式装甲
大部分主战坦克安装了以色列拉斐尔军械发展公司(Rafael Armament Development Authority)研制的布拉泽(BLAZER)反应式装甲，该装甲由以色列军事工业公司制造。安装这种装甲后，坦克将增重1000kg，防护面积达10m2(包括炮塔顶部)。
反应式装甲块用螺栓固定在车体炮塔上，在受到小口径弹、炮弹破片等攻击时不会引爆，只对空心装药破甲弹起反作用，而一旦爆炸就不再有防护力，必须更换。
(2)低矮的车长指挥塔
大多数M60A1坦克车长指挥塔均改换成以色列制造的新的乌尔旦(Urdan)低矮车长指挥塔，塔上外装7.62mm机枪。
此外，在105mm火炮炮管上方安装了M2式12.7mm重机枪，用于训练或紧急战斗。以色列军事工业公司还为M60系列坦克研制了新的M111曳光尾翼稳定脱壳穿甲弹和一种特种弹。部分M60系列坦克还在炮塔两侧安装了烟幕弹发射器，也能装备与履带宽度相同的扫雷犁和RKM推土铲及RKM扫雷滚轮。
5.超M60主战坦克
参见“美国超M60主战坦克”条目。
6.奥地利陆军的增强型M60A1坦克
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