Vuonna 1990 tuotantoon hyväksytty M1A2 edustaa Yhdysvaltain armeijan teknistä parannusta M1A1-perusmalliin ja on maailman nykyaikaisin taistelupanssarivaunu. Ulkonäöltään M1A1:n kaltainen M1A2:n merkittävimmät ulkoiset muutokset ovat uudelleen suunniteltu komentajan aseasema (Commander’s Weapon Station, CWS) ja komentajan riippumattoman lämpökatselulaitteen (Commander’s Independent Thermal Viewer) lisääminen tornin vasemmalle puolelle kuormaajan luukun eteen. Sisäisesti M1A2 on kuitenkin suunniteltu radikaalisti uudelleen uudemman teknologian hyödyntämiseksi.
Merkittävin näistä parannuksista on IVIS-järjestelmän (Inter-Vehicle Information System, ajoneuvojen välinen informaatiojärjestelmä) lisääminen. Sisällyttämällä POSNAV-järjestelmän (POSNAV, Position/Navigation) antamat tiedot, yksikön komentajat voivat seurata alaisuudessaan olevien yksiköiden sijaintia ja etenemistä automaattisesti ilman, että ajoneuvojen miehistöille annetaan tehtäviä. Lisäksi vihollisen asemat voidaan tunnistaa, piirtää ja levittää, ja raportit ja tykistöpyynnöt voidaan muotoilla, lähettää ja käsitellä automaattisesti. Lopuksi IVIS-järjestelmän kautta voidaan nopeasti jakaa karttakuvallisia valvontatoimenpiteitä ja operatiivisia käskyjä.
Tietoturvan varmistamiseksi kaikki IVIS-tiedonsiirrot ohjataan M1A2:n SINCGARS-radiojärjestelmän kautta. M1A2 parantaa saksalaisessa Leopard II:ssa käyttöön otettua ”metsästäjä-tappaja” -panssarivaunun komentajan ja ampujan välistä maalinluovutusmenetelmää, ja M1A2:ssa mennään askeleen pidemmälle, kun panssarivaunun komentaja saa käyttöönsä itsenäisen lämpökiikarin. Tämän CITV-tähtäimen avulla komentaja voi itsenäisesti etsiä maaleja kaikissa sääolosuhteissa ja taistelukentän hämärän peitossa. IVIS:n ja CITV:n lisäksi M1A2:ssa on useita muita elektronisia parannuksia. Tehonjakelua koko panssarivaunussa on parannettu siten, että se perustuu useisiin väyläreitteihin, joten jos yksi väylä vaurioituu, virta voidaan toimittaa komponenttiin vaihtoehtoista reittiä pitkin. Kuljettajan mittarinäyttöä on parannettu yksityiskohtaisemmaksi digitaalinäytöksi, ja tykkimiehen ensisijainen tähtäin on vakautettu kahdella akselilla tarkkuuden lisäämiseksi.
M1A2:n SEP (System Enhancement Package, järjestelmän parannuspaketti), joka hyväksyttiin käyttöönotettavaksi vuonna 1995, on teknologinen päivitys- ja standardisointiohjelma, jonka avulla armeijan M1- ja M1A2-konekanta saatetaan yhteiseen standardiin. Merkittävimpiä muutoksista ovat vakiomallisen panssaroidun apuvoimayksikön käyttöönotto ja miehistötilan ilmastointi- ja jäähdytysyksikön lisääminen.
Muihin ajoneuvon sisällä tehtäviin muutoksiin kuuluvat IVIS-järjestelmän päivitykset (värinäyttö, täysikokoinen näppäimistö, digitaalinen karttatieto ja grafiikkatiedostojen luomisvalmiudet sekä puheentunnistusvalmiudet), tykkimiehen ensisijaisen tähtäinlaitteiston päivitykset sekä panssarivaunun sisäpuhelin- ja radioliikennejärjestelmien parannukset. M1A2:n tuotanto lopetettiin 627 ajoneuvon ensimmäisen erän jälkeen. Osana laivaston päivitysohjelmaa 547 maavoimien nykyistä M1-konetta päivitetään M1A2:n SEP-standardien mukaisiksi, mikä edellyttää tornin täydellistä uudelleenvalmistusta, kun taas nykyiset M1A2-koneet jälkiasennetaan SEP-standardien mukaisiksi.