Для этого конверсии были подвергнуты башни Т-23 - на корме появилась массивная полая деталь-противовес, появилась новая маска толщиной 89 мм, на бортах появились дымовые гранатометы и т. д. Само орудие также подверглось изменениям. Пушка получила новое обозначение D1504/L44, ее длина была уменьшена на 1,5 м, был установлен дульный тормоз, разработаны новые боеприпасы и механизмы наводки. В результате начальная скорость снизилась до 800 м/с, но этого было достаточно для поражения вражеских танков, и, главное, был сокращен откат, в результате чего 105-мм пушку можно было разместить в башне Шермана, рассчитанной на 76-мм орудие.
В процессе модернизации появились и другие изменения в конструкции: над орудием был размещен ксеноновый прожектор, на МТО - стопор орудия, на бортах - ящики ЗИП и т. д. Вес нового Шермана М-51 достиг 39 тонн. Необходимо отметить, что М-50 весил на пять тонн меньше, но даже для него узкая вертикальная подвеска (WSS) в полной мере не обеспечивала желаемой проходимости в пустыне. Поэтому по результатам использования все М-50 впоследствии получили горизонтальную подвеску, а М-51 оснащались ею с самого начала. Кроме того, такого разнообразия «форм и размеров» как на М-50, на М-51 не было.
Разработка М-51 была завершена в начале 1961 года, были построены прототипы и проведены испытания, в том числе войсковые. Они проводились в 52-м батальоне 7-й бронетанковой бригады. В то же время 82-й батальон этой бригады уже был оснащен Центурионами (израильское обозначение - Шот - ивр. кнут). Необходимо отметить, что после операции «Кадеш» на вооружении 7-й бригады были различные модификации Шерманов и АМХ-13, в Войне Судного Дня вся бригада воевала уже на Центурионах Шот Каль (со 105-мм пушкой и дизельным двигателем), а позже на смену Шотам пришли Меркавы, и недавно было объявлено о переходе бригады с Меркав Мк.2 на Мк.4М.
Серийное производство М-51 началось в 1962 году (по другим данным - в конце 1961 года). Для конверсии было решено использовать Супер-Шерманы М-1 с башней Т-23 и «горизонтальной» подвеской, а после них - Шерманы М-1 с заменой тележек подвески. Из-за финансовых причин производство шло медленными темпами, кроме того, производственные мощности были заняты другими программами перевооружения. Из ворот завода новые М-51 выходили уже покрашенными в Синайский серый цвет, в который впоследствии были перекрашены и остальные Шерманы (ранее использовался Olive Drab). Количество выпущенных М-51 оценивается примерно в сто восемьдесят штук (по другим данным - меньше).
В условиях пустыни, подчас при отсутствии запчастей, старые двигатели Continental R-975 с трудом справлялись с возросшей массой М-51. В начале 1960-х годов на смену им пришли 460-сильные дизельные двигатели Cummins VT8- 460-В1, которыми постепенно были оснащены все М-51, М-50, а впоследствии и другие машины на базе Шермана. Весьма вероятно, что в начале 60-х годов в войсках параллельно эксплуатировались М-50 и М-51 с обоими типами двигателей.
Для установки нового двигателя была кардинально переделана кормовая часть танка. Вместо одной массивной крышки воздухозаборника, расположенной в центре, появилось две по бокам, выхлопная труба была аналогична той, которая была на М4АЗ, слева по ходу. Двери для доступа к мотору были установлены не заподлицо, а на определенном расстоянии от корпуса, для чего сделали локальное удлинение корпуса. Это изменение коснулось всех М-51 и М-50, кроме тех, что были на «длинных» корпусах от М4А4.