W 1938 roku rozpoczęto produkcję pojazdu oznaczonego jako M2A3, ze zmodyfikowanym podwoziem, zmniejszoną masą, pogrubionym pancerzem i poprawionym chłodzeniem silnika. Na lewej wieży umieszczono małą wieżyczkę obserwacyjną dowódcy. Powstały również pojazdy doświadczalne: M2A3E1 z silnikiem wysokoprężnym Guilberson; M2A3E2 z transmisją elektryczną; M2A3E3 z silnikiem wysokoprężnym General Motors.
Wiosną 1939 roku rozpoczęto produkcję jednowieżowej odmiany M2A4. W napędzanej ręcznie wieży zamontowane było działo kal. 37 mm i karabin maszynowy Browning M1919 kal. 7,62 mm. Dwa dodatkowe km-y znajdowały się w bocznych stanowiskach w kadłubie czołgu. Na wieży znajdowała się wieżyczka obserwacyjna dowódcy, wyposażona w uchwyt do mocowania karabinu maszynowego w czasie strzelań przeciwlotniczych. Ostatni czołg M2A4 wyprodukowano w marcu 1941 roku.
Zastosowanie bojowe Czołgi w wersji M2A1, M2A2 i M2A3 nie zostały użyte bojowo i służyły jedynie do szkolenia. Wozy M2A4 znalazły się w oddziałach pancernych piechoty morskiej obok czołgów lekkich M3. Wzięły udział w walkach na Filipinach, Guadalcanal i innych wyspach Pacyfiku. Pozostawały w służbie liniowej do 1943 roku. Cztery czołgi M2A4 znalazły się w Wielkiej Brytanii.