如同其前身M2A4坦克，M3轻型坦克装备一门37毫米M5主炮，以及三挺7.62毫米M1919A4机枪：一挺与主炮同轴，一挺在炮塔顶端，一挺在副驾驶座前方，然而车身枪塔的机枪常被拆除以换取更多空间。 M3的装甲主要为：炮盾厚度51毫米、前部上方厚度38毫米、下方44毫米、炮塔38毫米、车体侧面与背面25毫米，正面防御力足以在500米距离抵御37毫米级别的反坦克炮，侧面也足以防止步兵携带的20毫米反坦克步枪，车体也纳入斜面避弹构型设计，相对于同时期它国轻型坦克，其防御较为“厚实”。除了车体油箱，M3轻型坦克可在车尾加挂两具25加仑副油箱增加续航力。 M3的动力由飞机引擎转用大陆R-670发动机(陆用型编号W-670，出力262匹马力)，由于在量产后引擎产能不足，因此有1496辆M3轻型坦克更换以柴油做为燃料的吉伯森T-1020发动机作为动力(出力245匹马力)。