M109系列自行榴弹炮有A1-A6共6种改进型车。其中，A1到A6已经大量装备到部队。
M109A1 1970年定型，主要改进处是换装了身管长为39倍口径的M185 155mm榴弹炮，并改进了发射药，使发射榴弹的射程由14.6km提高到18.1km。
M109A2 1977年定型，改进的重点是输弹机、反后坐装置和炮塔尾舱筹，携弹量由原来的28发增加到36发。
M109A3 按照A2的标准对Al型改装的产品。所以，有时也称M109A2/A3型。
M109A4 主要改进是三防装置以及整车可靠性、可用性和可维护性。
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M109A5 主要改进是采用了“改进的武器系统”，发射火箭增程弹时，最大射程可达30km，可以看出，尽管执A1型到A5型，都对M109自行榴弹炮进行了不少的改进，但均属于“小打小闹”真正作了重大改进的是A6型。
1992年4月，美国陆军接收了第一批生产型M109A6“侠士”155mm自行榴弹炮，它是，“在下个世纪第一个10年，装甲野战炮兵系统出现之前，美军的重型装甲机械化部队的主要火力支援武器“。由于A6型有许多重大改进，可以认为，它是一种全新的自行榴弹炮。
A6型的战斗全重增加到28.7t，由于采用了半自动装弹系统，使乘员由6人减为4人。由于身管和发射药的改进，使发射榴弹时的射程由 18.1km增加到23.5km。重大的改进处还有：带凯夫拉衬层的新型铝合金焊接炮塔，用于贮存发射药的全宽炮塔尾舱，以计算机为基础的自动火控系统，遥控身管行军固定器，新的隔舱化布置，新型自动灭火抑爆系统和集体三防装置以及空调系统，外加特种附加装甲等。
M109A5
M109型自行榴弹炮是一种很古老的155毫米自行榴弹炮，也世界上装备数量和国家最多、服役期最长的自行榴弹炮之一，是上世纪70至90年代西方国家的标准自行火炮。美国人持续改进该炮，在几十年服役期间具有强大的生命力。
原型M109型155毫米自行榴弹炮于1952年8月正式开始研制，1963年开始列装。该炮配用M126A1式24倍口径身管火炮，采用液压驻退机、高低机和方向机，弹药携行量28发，最大射程14.6千米。
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M109A1型榴弹炮于1966年开始改进，1973年开始装备部队。A1的主要改进之处是将身管换成M185式39倍口径身管火炮，改进了高低机、方向机和悬挂系统。采用M119发射装药，使射程从14.6千米增大到18.1千米，发射火箭增程弹时射程可达24千米。
韩国海军陆战队第2步兵师的M109A2型自行榴弹炮
M109A6“帕拉丁”于1988年制成样炮，到1999年装备950门。A6的射速和射程都有较大提高，最大射速4发/分，持续射速1发/分，发射普通榴弹时的最大射程为24千米，发射火箭增程弹时的最大射程达到30千米，弹药携带量也增加到39发。
M109A6配备自动射击火控系统
M109A6配备自动射击火控系统，可单炮独立作战，直接获得射击指令，自动操炮，毋需配合射击指挥车。从接获射击命令，停车占领阵地，自动测地，完成射击准备到第一发炮弹出膛不到1分钟。 从M109A6的发展历程可以看出，美军重点是循序渐进的对硬件进行提高和完善，注重利用高新技术，特别是信息化技术对火炮进行改造，并大力发展精确制导弹药。（作者署名：刘晓峰）
