В начале 1970-х годов американские специалисты в области бронетанковой техники пришли к заключению, что, хотя ракетно-пушечное вооружение повысило огневую мощь танка на дальних дистанциях, на ближних и средних оно не дает преимуществ по сравнению с пушечным вооружением. По этой причине в 1978 году американцы провели очередную модернизацию танка М60А1, в результате которой на машине, получившей обозначение М60А3, появились система стабилизации пушки, лазерный прицел-дальномер фирмы «Хьюз», новый баллистический вычислитель, усовершенствованные приборы ночного видения, двигатель с улучшенными воздушными фильтрами, гусеницы нового типа, башня с несколько измененной конфигурацией и теплозащитным кожухом на стволе орудия. За счет всех внесенных изменений боевая масса танка возросла до 51 т.
По сравнению с другими однотипными машинами второго послевоенного поколения танк имеет наибольшие размеры по высоте и ширине. Это дало возможность разместить большой боекомплект (63 выстрела) к пушке и весь запас топлива (1420 л) в забронированном объеме, а также обеспечить свободное расположение всех членов экипажа. В то же время большие размеры снижают защищенность машины на поле боя, увеличивают ее массу и затрудняют перевозку по железной дороге. Общий забронированный объем танка составляет около 20 м3, из которых 5 м3 занимает башня с развитой кормовой нишей.
С 1979 года М60А3 начал поступать в войска. Отличительной особенностью танка являются его литые корпус и башня. В качестве основного вооружения на М60А3 установлена стабилизированная в двух плоскостях наведения 105-мм нарезная пушка М68, с которой спарен 7,62-мм пулемет. Пушка снабжена теплозащитным кожухом и эжектором.
Ствол имеет быстроразъемное соединение трубы с казенной частью. Живучесть ствола составляет не менее 400 выстрелов. Механизмы наведения пушки, как и поворота башни, оснащены электрогидравлическими приводами. В систему управления огнем входят лазерный дальномер и электронный баллистический вычислитель, а также все необходимые датчики. Для контроля функционирования СУО имеется специальная автоматическая встроенная аппаратура.
Во вращающейся командирской башенке смонтирован 12,7-мм пулемет для стрельбы по воздушным и наземным целям. Командир танка может вести наблюдение через восемь стеклоблоков, установленных по периметру башенки, и перископический прицел в ее передней части.
Боекомплект пушки состоит из унитарных выстрелов с металлическими гильзами. 26 выстрелов размещаются в боеукладках справа и слева от механика-водителя, остальные 37 выстрелов – в боеукладках у заряжающего в боевом отделении.
Для стрельбы из пушки могут применяться бронебойные подкалиберные снаряды М735 (с сердечником из вольфрамового сплава) или М774 (с корпусом из уранового сплава), кумулятивный снаряд М456А1, бронебойно-фугасный снаряд М393, снаряд с готовыми убойными элементами М494 (содержит 5000 убойных элементов – стрел) и дымовой снаряд М416. Кроме того, для стрельбы могут использоваться выстрелы к 105-мм танковой пушке, производимые в Великобритании, Франции, Канаде и Израиле.Командир танка может брать на себя стрельбу как днем, так и ночью. Дневной прицел командира совмещен с лазерным дальномером, ночной прицел представляет собой приставку к тепловизионному каналу прицела наводчика. Оба прицела имеют зависимую стабилизацию поля зрения в двух плоскостях. Кроме того, командир располагает зенитным прицелом для стрельбы из 12,7-мм пулемета.
Наводчик пользуется дневным прицелом с 1-кратным и 8-кратным увеличением. Для измерения дальности до цели используется лазерный модуль в прицеле командира. Диапазон измерения дальности составляет 200-5000 м, а точность измерения – 10 м.
Помимо основного прицела у наводчика установлен вспомогательный телескопический прицел. Ночью наводчик использует тепловизионный канал, смонтированный в основном дневном прицеле. Дальность видения при этом достигает 2000 м. Все три прицела имеют зависимую стабилизацию поля зрения в двух плоскостях.
Броневая защита танка М60А3 – монолитная.
Толщина верхней лобовой детали литого корпуса, имеющей угол наклона 64° от вертикали, равна 120 мм. Крыша и днище корпуса в отделении управления изготовлены из брони толщиной 50 мм и 40 мм соответственно, а в боевом и моторно-трансмиссионном отделениях – 20 мм. На танке отсутствуют бортовые противокумулятивные экраны. Максимальная толщина брони литой башни равна 180 мм.
С 1988 года на танках М60А3, находившихся на вооружении морской пехоты США, устанавливалась навесная динамическая защита. Оснащение танков М60А1 и М60А3 динамической защитой в сухопутных войсках пока не предусматривается.
Для повышения защищенности от обычных средств поражения на танке применяется система ТДА, английские шестиствольные дымовые гранатометы и быстродействующее противопожарное оборудование с огнетушащим составом «хэлон». С целью снижения вероятности обнаружения танка с помощью тепловизора осуществляется смешение выхлопных газов двигателя с воздушным потоком от вентиляторов системы охлаждения. Защита от поражающих факторов ОМП обеспечивается броней танка и фильтровентиляционной установкой с индивидуальным подводом очищенного воздуха к дыхательным маскам членов экипажа.
На танке отсутствует подбой и надбой из специальных противорадиационных материалов.
На М60А3 установлен 12-цилиндровый V-образный дизельный двигатель AVDS-1790–2С воздушного охлаждения с турбонаддувом. Он смонтирован в блоке с гидромеханической трансмиссией CD 850-6 «Кросс-Драйв», системой охлаждения и масляной системой. Масса силового блока составляет 3622 кг. Пуск двигателя осуществляется электростартером.
В системе подрессоривания применяется двухторсионная подвеска с телескопическими гидроамортизаторами на первом, втором и шестом опорных катках. Направляющее колесо, унифицированное с опорным катком, имеет механизм натяжения гусеницы с компенсирующим устройством. Гусеница – с резинометаллическим шарниром, обрезиненной беговой дорожкой и съемными резиновыми подушками. Ее ресурс составляет 8000 км.
Танк оснащен оборудованием для подводного вождения. Труба-лаз монтируется над люком заряжающего. На танке не предусмотрено применение оборудования для самоокапывания или минного трала. Пробег машины до капитального ремонта – 9600 км. В танке установлена УКВ телефонная, симплексная радиостанция AN/VRC-12 с рабочим диапазоном частот 30-76 МГц.
Наряду с танком М1 «Абрамс» М60А3 состоит на вооружении армии США и составляет основу ее танкового парка.