За всё время своего существования винтовка Springfield М1903 несколько раз подвергалась модернизации, но все вносимые в неё изменения не затрагивали конструкцию образца, а касались её внешнего вида – модернизировали и меняли только прицельные приспособления и форму ложи. Устройство оружия оставалось прежним на протяжении всех 39 лет, которые Springfield М1903 стояла на вооружении. Выпуск винтовки М1903 вёлся на государственных предприятиях в Спрингфилде и Рок-Айленде. На этих же заводах входе первой мировой войны, в связи с недостатком М1903 в войсках, выпускалась переделка английской винтовки Enfield P-14, под патрон .30-06.
Кроме того, часть винтовок М1903 выпущенных в этот период (до 1918 года) имели некачественную закалку ствольной коробки, из-за чего часто выходили из строя. Но после 1918 года эта проблема была устранена внедрением новых технологий закалки и обработки стали.
Изначально винтовка имела секторный прицел, предназначенный для стрельбы патронами .30-03 с тупоконечной пулей, но в связи с переделкой под новый патрон .30-06, в 1906 году она получила новый прицел – рамочный, с двумя прорезями и диоптром на хомутике, который может перемещаться не только по вертикали, но и вместе с прицельной колодкой и рамкой также и по горизонтали. Данный прицел рассчитан для стрельбы на расстояния до 2700 ярдов (2469 метров). Горизонтальное смещение прицела достигается путём вращения насечённой головки специального винта. Винтовка с таким прицелом получила официальное наименование Springfield М1903 cal .30-06. Кроме прицела другой конструкции, от базового образца её также отличает укороченная ложа с другим оформлением передней части. Модификация под патрон .30-06 имеет другую форму патронника, поэтому патроны .30-03 ступоконечной пулей кней не подходят.
Целик винтовки Springfield М1903
В 1929 году появилась модификация М1903 А1, которая имела ложу с пистолетной шейкой, так называемая «ложа типа C-stock», а также цилиндрический намушник, который служил для более надёжного предохранения мушки от ударов.
Во время второй мировой войны винтовка Springfield М1903 А1 подверглась некоторым изменениям, а именно: приобрела своеобразную форму шейки ложи, со слабовыраженной «пистолетовидностью». Примерно в это же время появилась ещё одна, грубо исполненная, модификация данной винтовки – Springfield М1903 А3, которая отличается от М1903 А1 расположением диоптрического прицела: он смонтирован позади окна ствольной коробки, и каналом ствола с двумя нарезами. Ложа первого образца, с прямой шейкой.
Springfield М1903 А3
Имеется также снайперская модификация винтовки Springfield – это М1903 А4 разработанная и запущенная в производство компанией Remington, которая отличается от других моделей тем, что имеет утяжелённый ствол, меньшие допуски на изготовление всех деталей, и оптический прицел (сначала 2,5х, а затем 8х или 10х). Механические прицельные приспособления у данной модели отсутствуют, как икрепление для штыка. Эта модель также имеет пистолетную шейку ложи.
Springfield М1903 А4
Говоря о различных модификациях винтовки Springfield М1903 невозможно не упомянуть о универсальной системе, разработанной на её базе американским конструктором Педерсеном. Это так называемое «приспособление Педерсена», превращающее обычную магазинную винтовку в пистолет-пулемёт. Модернизированная для установки данного приспособления винтовка имеет обозначение Springfield М1903 Mark 1. На дистанции от 2000 до 400 метров солдат вёл огонь из винтовки одиночными выстрелами винтовочными патронами. При сокращении расстояния до противника винтовочный затвор извлекался, а на его место вставлялось приспособление Педерсена, далее к нему сверху присоединялся коробчатый магазин на 40 пистолетных патронов .30-го калибра, и винтовка превращалась впистолет-пулемёт. Всего было выпущено около 60 000 приспособлений Педерсена , называвшихся «US pistol, semi-automatic, .30 caliber, 1918», и порядка 100 000 модернизированных винтовок. Но эта система имела ряд крупных недостатков выявившихся в процессе её эксплуатации.
Во-первых, стрелок был вынужден носить двойной запас патронов (для винтовки и пистолета-пулемёта). Во-вторых, приспособление носилось отдельно, и в горячке боя была велика вероятность потерять либо затвор винтовки, либо приспособление Педерсона. В-третьих, из-за разных баллистических характеристик винтовочного и пистолетного патронов, возникали сложности с точностью стрельбы, прицел-то был рассчитан на стрельбу винтовочными патронами. Кроме того, имелись серьёзные проблемы с надёжностью данного устройства, которое оказалось весьма капризным и чувствительным к загрязнению.
В общем, совокупность всех этих факторов привела к тому, что «приспособление Педерсена» в 1920-х годах было снято с вооружения, а винтовки М1903 Mark 1 были переделаны под общий стандарт.
Кроме того, существовал вариант М1903 А2. Это была даже не винтовка, а установленный в специальный адаптер ствол с затворной коробкой и магазином. Адаптер вставлялся встволы артилерийских систем, и использовался для тренировки орудийных расчётов.
Винтовка Springfield М1903 широко использовалась американской армией во всех многочисленных войнах первой половины ХХ века. Её рекорд по долгожительству в армии побила только автоматическая винтовка М-16, принятая на вооружение в 1964 году. Кавалерия генерала Першинга пользовалась «Спрингфилдами» в Мексике. Эта винтовка была главным оружием американской пехоты в первой мировой войне, когда во Франции воевал экспедиционный корпус из Америки. М1903 пришлось повоевать и на Филлипинах. Кроме того, «Спрингфилд» была основным стрелковым оружием в Латинской Америке в период многочисленных, так называемых, «банановых войн».