1986年2月1日，M1A2主战坦克作为M1A1坦克的第二阶段改进研制的项目获得批准。
1990年初，改进涉及的7项中5项完成的坦克开始投产。
1991年6月，最后2项改进完成，产品定型后正式命名为M1A2主战坦克。第二阶段项目改进使M1A2坦克的总体性能得到大幅度提高。
1993年，M1A2主战坦克的首辆车完成出厂。
1995年，M1A2主战坦克开始交付美国陆军，装备部队。
M1A2主战坦克的主炮为M-256型120毫米44倍径滑膛炮，发射400发炮弹后即需更换炮管，发射尾翼稳定贫铀合金脱壳穿甲 弹，首发命中率达80%（2000米距离），威力大。
M829A1穿甲 弹被称为“银弹”在海湾战争中曾穿透0.9米的墙后从头到尾击穿T-55的车体。
主炮使用的弹药种类包括M829A2贫铀穿甲 弹、M830和M830A1多用途破甲弹、M865穿甲教练弹。
其中M829A2穿甲 弹与海湾战争中大显神威的M829A1相比有多处改进，弹芯材料加入了钨，改进贫铀弹芯的侵彻性能，可燃药筒采用新的加工工艺，燃烧效率更高，在2000米距离上可击穿600毫米均质钢装甲。
作为美军主战装备，M1A2并没有顺应世界潮流而全部改用自动装填装置，而是保留了人工装填。
因为根据战场经验来看，一个训练良好的装填手在瞬息万变的战场上依然比自动装填可靠。
一个训练良好的装填手不仅可以执行装填任务，在坦克组员因伤无法执行任务或阵亡时，还可以适时填补空缺。在行进间装填坦克炮弹其实是一件相当危险的事情，因为要把炮弹塞进正在摇晃的炮栓就是一大挑战。
M1A2在设计之初就特别重视这些细节，不仅空调等一应俱全，而且在操控性上更为省力，具备了良好的人体工学。
装填手位置、弹舱和炮尾的装填线恰好是一直线，不需弯腰取弹即可将120毫米炮弹从弹舱内取出装入主炮，恰好与俄制坦克的车内配置成为强烈对比。
M1A2主战坦克，配备了先进的战场管理系统（BMS），能自动地提供双方部队位置、后勤信息、目标数据和命令等。
M1A2配备了自主导航系统，通过GPS卫星定位系统能快速准确标定本身所在方位。该坦克首次安装了车长独立热像仪，这是该坦克的主要特征之一。
该独立稳定式热像仪使坦克具备了猎-歼作战能力，大大提高坦克在能见度很低情况下与敌交战能力。该坦克还改进了车长和炮长的显控装置，提升资料处理及应战效率。
此外，主炮和车长与炮长的瞄准仪上均安装了稳定器，进一步提高了行进间射击性能。M1A2坦克还采用了CO2激光测距仪。
M1A2主战坦克生存能力强，炮塔周围装有防弹能力强的贫铀装甲；弹药存放在有泄压门的隔舱内，一旦舱内弹药被引爆，泄压门便会自动打开，把爆炸气浪排出车外，该种设计曾在2003年伊拉克战争中在弹药殉爆时救了乘员的命；车内还装有高效能快速自动灭火系统，一旦发生爆炸，称可在0.03秒内发现火情，0.25秒内将火熄灭。
电子化程度高，采用了大量电子设备，能自动检测故障情况；电子传感系统提高了目标识别能力及与友邻坦克的信息传递能力；有全新的指挥、控制、通信系统，利用这一系统可提高坦克的作战效能。机动性好，可靠性高，一般行驶6100千米方需送到基地修理。行驶3100千米以后更换履带。
坦克上还装有自主式地面导航系统，可在极端恶劣的环境和自然条件下快速、准确地确定坦克所在位置，不会在大沙漠里和错综复杂的地域环境迷失方向。底盘也进行了若干改进，发动机加装了数字电子控制装置，提高了省油性和可靠性。
M1A2主战坦克的装甲是美国得知以色列的作战经验后开发出来的复合装甲，复合装甲比起过去的钢制均质装甲对成型装药与尾翼稳定脱壳穿甲 弹均有优异的表现；根据苏联在125毫米炮上使用的长杆钨/贫铀弹芯APFSDS，因此在海湾战争时换装以衰变铀制作的高硬度复合装甲。
M1A2主战坦克的装甲防护能力尤为突出，坦克的快速性和机动性、核生化防护、自动灭火以及弹药舱相结合，能够保证乘员更加安全。
与世界许多其他国家的先进坦克一样，M1A2同样安装了泄压舱装置，一旦弹药舱被敌火命中，弹药诱爆的威力可以借由泄压舱盖泄出，而炮塔内的组员由于防爆钢门的保护所以问题不大。
M1A2主战坦克整体构型与巴顿系列坦克截然不同，车身低矮得多，至炮塔顶的高度仅2.4米，不同于以往美制坦克圆而庞大的铸造炮塔，M1的炮塔本体为钢板焊接制造，构型低矮而庞大，装甲厚度从12.5毫米至125毫米不等，正面与侧面都有倾斜角度来增加防护能力，故避弹能力大为增加。而全车体除了三个铸造部件外，其余部位都采用钢板焊接而成。
此外，车头与炮塔正面加装了陶瓷复合装甲。
该坦克的主要特征之一，由得克萨斯仪器公司（Texas Instruments）光电分公司研制。
该独立稳定式热像仪具有猎-歼式（hunter-killer）瞄准镜的目标捕捉能力，将大大提高坦克在能见度很低（黑夜和烟幕）情况下与敌交战能力。正在研究取消原车长观察用的炮长主瞄准镜光学延伸装置。
在重新设计的指挥塔上，将安装改进型周视潜望镜，较大的舱口和机枪座圈等，取消了高射机枪的电动和手动操纵机构。
该测距仪工作波长与热像仪相同，测距范围加大，穿透烟幕和尘烟能力更强，对人眼是安全的。
用于取代现装备的AN/VVS-2驾驶员微光驾驶仪，可昼夜使用并扩大了驾驶员视野。
亦称车内通信设备（IVIS），是一种网络数据和信息系统，能自动地提供双方部队位置、后勤信息、目标数据和命令等。
该设备使用微处理机进行处理，装在车长热像仪显示装置旁边，位于车长位置右边的炮塔内壁上。并且正在研制车辆定位/导航仪。
由于经费或技术原因，这两项改进可能拖延。装甲外壳旨在增强坦克抵抗顶部攻击和增强坦克其他部位的装甲防护。
接下来是各型号:
M1A2 SEP:
M1A2主战坦克的改进计划SEP（System Enhanced Package系统提升套装）在1999年开始。新型坦克加装大量电脑设备，数字化战场系统达到FBCB2系统的等级，还外加了电脑冷却的空调。
后续的SEP V2版加装了CROWS II无人机枪塔的操控能力，车体外挂装甲的品质也有提升。
加装二代热成像系统、车长独立热成像仪、真彩平面显示仪、数字化地形图、热控制系统和最新的数字化指挥、控制、通讯装备，是美军二十一世纪军力计划陆军数位战场的核心。
M1A2 SEP V2:
M1A2 SEP V2（SEP V2, System Enhancement Package Version系统增强元件V2型）-改装这批坦克所使用的装备与美国陆军未来战斗系统（FCS, Future Combat System）所装备的系统基本相同。
M1A2 TUSK:
M1A2主战坦克为开发用于城市战的强化元件称为TUSK（Tank Urban Survival Kit，城市生存套件），加装于SEP版坦克上。
为了对抗单兵携带式反坦克武器发射成型装药弹，因此在装甲比较脆弱的部分加强防御，例如在侧裙加上爆炸反应装甲及在车体后部加上栅栏。
另外在炮塔上车长使用的12.7毫米重机枪强化成M153 CROWS II7.62毫米遥控武器站，装填手使用的7.62毫米机枪则加上具有夜视瞄准仪的防护盾，从而加大在近战中的存活性。车身外部装有步兵与车内人员通话用的电话系统。
M1A2 SEP V3
美国已经开始批量生产被称为M1A2 SEP V3的最新款“艾布拉姆斯”主战坦克。
M1A2 SEP V3版本的“艾布拉姆斯”主战坦克主要修正了该系列坦克在伊拉克作战期间发现的空间配置、重量和动力等方面问题，同时进一步装备了从以色列引进的“战利品”主动防护系统，以便消除战场上诸如反坦克制导导弹、穿甲 弹等的威胁。
同时，M1A2 SEP V3版坦克还专门增加了车辆健康管理、弹药数据链和新型辅助动力装置等，力图打造成有史以来性能最为可靠的“艾布拉姆斯”主战坦克。
2019年美国陆军已经签署了总价7.14亿美元的订单，计划将174台M1A1型“艾布拉姆斯”主战坦克升级为最先进的M1A2 SEP V3版本。
通用动力陆战武器系统公司将从2017年开始向美国陆军交付首批量产的M1A2 SEP V3“艾布拉姆斯”坦克。
在制造的总共9台坦克样车中，该公司已交付了其中7台，用于进行实地测试。
该公司负责履带式战斗车辆的副总裁唐纳德·科奇曼在一份声明中说：“测试是从2015年1月开始的，并将在2020财政年度的3月份结束。坦克样车在接受可靠性测试，表现良好”
M1A2主战坦克虽然性能上数一数二，但不足之处就是体型过于庞大、车体笨重，高达63吨的重量使得很多道路和桥梁都难以承受其碾压。
同时，M1A2型坦克配备的燃气轮机虽然体积小、输出功率大，但故障频繁、维修困难，耗油量也相当大。海湾战争中，堪称“油老虎”的M1系列坦克就让美国陆军的后勤保障部队吃尽了苦头。
而今M1A2型坦克在沙特对也门胡赛武装的军事行动中表现也较为糟糕，还真让人有些“廉颇老矣”的感觉。
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