開発前史
ノモンハン事件以前
陸軍で運用していた九七式中戦車（以下チハ車）や九五式軽戦車は戦車の役割は
歩兵支援という開発当時の世相から歩兵支援を重視し対戦車戦闘に対しては対戦車砲などの対戦車兵器の役目であるとし戦車による対戦車戦は補助的な扱いであった。
ただし、当時の陸軍は戦車同士の戦闘が今後増加するであろうという予想自体は立てており
九七式中戦車の後継になる(・・・はずだった)試製九八式中戦車（以下チホ車）には対戦車戦闘を重視した長砲身47㎜砲を搭載する予定あり更にチハ車より車体を簡易化させ生産性の向上を図るものだった。
ノモンハン事件後・・・そしてチヘ車開発へ
しかしノモンハン事件などのソ連との国境紛争における戦車戦を通して所詮はチハ車の劣化版でしかないチホ車の開発は没になり、ノモンハン事件の戦訓を取り入れかつ性能を重視したチヘ車（後の一式中戦車）の開発を進めていくことになる。
具体的な内容としては装甲の強化や主砲の強化は当然として素早く動き回るソ連戦車に追撃できるよう高出力エンジンを搭載、チハ車で問題のあった変速装置の油圧サーボ導入による改良などが盛り込まれこのまま問題がなければチハ車の後継車両の後継車両として開発が完了するはずだった。
・・・そう、はずだった。
チヘ車開発の躓きと妥協
チヘ車の試作車は41年頃には完成していたものの変速装置の改良がどうしてもうまくいかずおまけに
当時は太平洋戦争が真っ只中で航空機重点主義のあおりを受け戦車開発生産の予算・資材は少なく制限されており開発は思うように進まず、完成の見込みも見えないため47㎜砲を搭載した新砲塔・九七式中戦車（以下チハ改）が開発されることとなる。
そしてさらに時間が経過、気が付けば43年。戦況は悪化し資材も切迫していたためチヘ車に導入予定だった新機軸導入の一部を諦め先に開発が完了していた二式砲戦車（以下ホイ車）の車体に以前開発されていたチハ改の砲塔を更に改造したものを搭載するという妥協案を採用することで形だけは完成させた。部隊配備・整備がかなったのは敗戦濃厚となった44年の頃である
三式中戦車開発へ
やっとのこさ完成させたチヘ車であったが、当然ながら恐竜的進化を遂げた連合軍戦車に対してあまりにも力不足であり、チヘ車の後継にもあたるチト車・チリ車（後の四式中戦車/五式中戦車）の開発状況といえば、完成・量産・は夢のまた夢と言っても過言ではないというものであった。
そこで、チト車/チリ車量産までのつなぎおよびチヘ車の火力強化案として三式中戦車(以下チヌ車）の開発がスタートすることとなる。
開発
車体・砲塔
まず車体は、チヘ車の母体となったホイ車の車体を使用した。これは砲戦車（火力支援車両）用として一から新規開発しチハ車の大口径砲搭載で問題になった容積不足と車体強度不足などの欠点を解消した車体であった。（チハ車の強化・進化が目的ではないためチハ系列車両ではない。）
ただ、このホイ車体はそのまま流用したわけではなく武装強化やそれによる重量増を考慮して戦車の命ともいえる足回りを履帯（キャタピラ）の幅を広いものへの換装やサスペンションの強化、大型砲塔を収められるよう砲塔リングの拡大などの改造が施された。
砲塔は、先述のチリ車に搭載される予定だったが設計変更によりボツ案なったものが選ばれた。この砲塔は元々75㎜砲を載せるために設計されたため後述の三式戦車砲Ⅱ型や五式戦車砲Ⅱ型を
難なく搭載することができた。
武装
主砲は三式戦車砲Ⅱ型が採用された。この砲は野砲として優秀だが重量が重いことが欠点だった九〇式野砲を車載化・自走砲化させて有効活用を目指した一式砲戦車（以下ホニ車）及び
ホニ車を対戦車戦闘用に改造した三式砲戦車（ホニⅢ）の主砲を更に小改良を施したものである。 この砲が選ばれた理由としては車載化された砲の中で試作を除けば最も威力があり、砲の生産設備が整っている事であろう。
この案の他に長砲身57㎜砲や九五式野砲搭載案があったが、前者は威力と数の問題から早期に立ち消え、後者は重量の軽さからホニ車主砲搭載案と争ったが結局性能が重視され結局採用されることはなかった。欠点としては砲の撃発（発射）装置が紐を引っ張る形式のものであるため発射のタイミングをとることに難があるが早期戦力化のため改善は見送られた。
また本砲搭載により速度がホイ車の44㎞/hから38.8㎞/hに低下したが実用上は問題なく連合軍主力戦車であるM4中戦車と大差ない数値であった。
三式戦車砲Ⅱ型の対戦車火力は均質圧延装甲板（以下RHA）に対し垂直に命中した場合、
1000mで約70㎜貫通できた。これはだいたいチハ改・チヘ車の47㎜砲の5～200mの近距離に想定する貫通力である。別の距離では同条件で500mで約80㎜、200mで約90㎜貫通できた。
陸軍上層部の評価としては「M4中戦車の600mの距離で正面を貫き得るがその公算は僅少にして側背面を攻撃することを要す」としていたり「（三式戦車砲Ⅱ型の母体になった）九〇式野砲はM4戦車に対し極めて有利なり」としていたりと安定していない。ちなみに陸軍はM4中戦車の装甲板は、RHAより強度が劣る鋳造製の鋼板であると想定していたようである。
また、チヌ車の火力強化案として後期生産型にはチト車/チリ車の主砲である五式七糎半戦車砲が搭載される予定でありこれは単純な火力強化だけでなく撃発装置の問題点の改善や後座長の減少など砲の操作性の向上も見込めるメリットがあった。デメリットとして更なる重量増による後方支援部隊や足回りへの負担の増加であり運用に支障が出る可能性が高かった。
こちらの対戦車能力は、RHA（？）ならば1000mにおいて約100㎜ 鋳鋼ならば140㎜可能としており
「1000mでM4中戦車の正面を貫き得るも命中角の関係上その公算は僅少にして側背面を攻撃するを要す」とし別の資料では「M4の車体正面上部に対し効能を得られるのは5~300m以内、車体下部ならば2000ｍ」としている。
副武装として機銃を車体正面に一丁搭載、車内に一丁、計二丁搭載しておりこれまでの陸軍戦車伝統であった砲塔後部の機銃を搭載する所謂かんざし砲塔は廃され即応弾を積む格納庫になっている。
装甲
従来の陸軍戦車は第二種鋼板と呼ばれる一種の表面硬化装甲板が採用されていたが本車両は
強度や生産性を改善した第三種鋼板（こちらも表面硬化装甲の一種）が採用された。
（RHAとの違いは割愛。）小説家司馬遼太郎が言うような軟鉄で作られたわけではないし
軟鉄であることの根拠を挙げた宮崎駿氏も同書のあとがきで「資料的価値はありません」
と断言していたりする。
まぁ、なんにせよM4の75㎜砲を徹甲弾は防げないんですけどねー
とはいえ、小火器や榴弾の破片、米軍が歩兵砲としても使用した37㎜対戦車砲や(75~105㎜級)軽野砲の榴弾を防ぐ公算が高かったのは利点としては見逃せない点である。
