隨著時間的推移和科技的進步，M48生產型車性能已不能滿足戰場的需要，但考慮到M48基本設計良好，為了節省研制經費和延長服役時間，各國都紛紛對M48加以改進，從而出現了多種變型車。
M48A3坦克
研制代號為M48A1E2，是早期的M48A1和A2的改造型。1967年美國鮑恩-麥克勞林-約克公司（Bowen-McLaughlin-York，簡稱BMY）獲得壹項將578輛M48A1坦克改造成M48A3的合同。美國陸軍紅河基地和安尼斯頓（Anniston）基地分別將400輛和800輛M48A1改造成M48A3坦克。
該坦克的主要技術改進是把動力改成美國大陸（Continental）公司的AVDS-1790-2A柴油機並用CD-850-6型傳動裝置代替CD-850-4型。由於新的發動機和傳動裝置效率較高，盡管發動機功率減少，但最大行程卻由M48A1的113km增加到463km，解決了最大行程短的問題。此外，該坦克采用了新的M17B1C型合像式測距儀，車長指揮塔上安裝了8具潛望鏡，從而改進了車長視野，駕駛員操縱裝置也經過改進。
原計劃要改裝105mm火炮，但考慮到庫存的大量90mm炮彈的利用問題，故仍裝90mm火炮。
M48A4坦克
1960年美國陸軍為發展裝有152mm火炮/導彈武器系統的M60A2坦克而專門設計了炮塔，因此希望把拆掉的M60坦克炮塔安裝到M48系列坦克的底盤上。但後來152mm武器系統出現壹些問題，此計劃被取消，故M48A4未正式投產。
以色列改造的M48坦克
20世紀60年代初以色列獲得100多輛以M48A2為主的M48系列坦克，大部分直接投入1967年第三次中東戰爭使用，此後，以色列便開始大規模改裝M48坦克。至70年代，以色列陸續改裝了約800輛可以對付蘇制T-54/55和T-62坦克的M48系列坦克。在1982年中東戰爭中以色列的馬加奇由於配備了105毫米炮，使用m111穿甲彈仍然正面擊毀過t-72坦克，戰後蘇聯測試繳獲的m111給所有t-72和t-80都加裝了壹層車體附加裝甲。
主要改進包括：
（1）安裝了大陸公司的12缸AVDS-1790柴油機和新的傳動裝置。
（2）改裝M68式105mm坦克炮和新的火控系統。
（3）根據實戰經驗，以色列改裝了自行設計的車長指揮塔，高度降低，車長活動空間增大，而原先的12.7mm機槍改成足可以對付地面軟目標的7.62mm機槍。
聯邦德國M48A2GA2坦克
20世紀60年代美國向聯邦德國陸軍提供了1800輛M48A2坦克，裝備陸軍第三軍。70年代這些坦克大都被聯邦德國的豹1坦克取代，取代下來的坦克大都轉給希臘、土耳其、葡萄牙等北約盟國，有壹部分交給了以色列，僅留下800輛裝備使用。1978年聯邦德國陸軍開始改裝650輛M48A2，1978年中完成首輛改裝的M48A2GA2坦克，1980年11月完成最後交貨。該坦克戰鬥全重為47.8t，車高減為2.9m。改裝工作由維格曼（Wegmann）公司擔任。主要改進項目包括：
（1）武器改為豹1坦克的105mm L7A3式線膛炮，主炮有熱護套和行軍閉鎖裝置，可發射與豹1相同的彈藥。7.62mm並列機槍與105mm火炮剛性聯接。彈藥架經過改進，炮彈基數是46發。
（2）安裝了與以色列改裝M48用的相同的新型車長指揮塔，塔上安裝了1挺7.62mm高射機槍，可旋轉360°，高低射界為-10°～+75°，塔四周布置8具潛望鏡。
（3）炮塔兩側各裝4具聯邦德國制造的煙幕彈發射器。
（4）安裝了1個駕駛員微光潛望鏡，車上還安裝聯邦德國通用電氣德律風根（AEG-Telefunken）公司研制的PZB200型微光電視，供車長和炮長夜間觀察和瞄準用，微光電視攝像機安裝在主炮防盾上，內部可裝1個或2個監視器。
超M48（Super M48 MBT）坦克：由聯邦德國GLS公司投資研制。
M48A5坦克
1973年10月的第四次中東戰爭結束以後，美國為增加現役坦克的庫存量，決定將M48A1和M48A3坦克進行現代化改造，新車型號為M48A5。改造工作在美國安尼斯頓陸軍基地進行，至1979年底完成改造車2064輛，該車較多地吸收了以色列的實戰經驗。目前，M48A5除了裝備美國國民警衛隊外，大部分賣給了其他國家。主要技術改進項目包括：
（1）動力裝置采用551kW（750馬力）的V-12缸AVDS-1790-2D柴油機和新的傳動裝置，側傳動及動力輔助設備大都經過修改。
（2）安裝了M68式105mm火炮，彈藥基數是54發，在裝填手艙口安裝了M60式7.62mm機槍。
（3）采用了以色列研制的新的低矮車長指揮塔，其上安裝1挺M60式7.62mm機槍。
（4）火控系統包括主動紅外夜瞄裝置，機械式彈道計算機和合像式光學測距儀。
（5）安裝了M239型煙幕彈發射器和熱煙幕施放裝置。
目前，M48A5坦克的技術保障工作由通用動力公司地面系統（GDLS）分部負責。
此外，壹些公司在M48A5坦克上改裝了多種動力，如美國的泰萊達因·大陸汽車（Teledyne Continental Motor）公司（裝AVDS-1790-C發動機，為出口生產）和聯邦德國的GLS公司（為土耳其的基本些車安裝了MTU公司的551kw的MB837Ea-500發動機）。聯邦德國陸軍曾在M48坦克上安裝伽萊特（Garrett）公司的GT601燃氣輪機進行了試驗。