Ｍ４中戦車に手も足も出ずに蹂躙された日本軍は、これに対抗する新戦車として四式中戦車 チトと五式中戦車 チリを開発していたが、実用化までには時間がかかることから１９４４年に、一式中戦車の武装を強化した三式中戦車を開発した。しかし、短時間で実用化しなければならなかったことから９０式野砲を最小限の改造で戦車砲として搭載したために、駐退復座機が砲塔外への露出し、砲塔が過大になる等の不利な点が生じたようだ。
本車が搭載している戦車砲は九〇式野砲を基に、一式砲戦車に搭載したものをさらに改修して三式七糎半戦車砲II型とした。原型が野砲のため、砲手が発射装置を持たず、照準だけを行い、発射は戦車長が担当するという変則的な作業だったようだ。これでは車長が索敵と指揮に専念することが出来ないほかに移動目標への機敏な対応が取れないという問題があったようだ。
砲の威力としては距離１，０００mで７５ｍｍ、距離５００mで８０mmの装甲を貫通する能力があったというが、Ｍ４中戦車の装甲が砲塔前面で７６mm、車体前面が約５０度傾斜し、避弾経始が良好なことから、実戦では１００m程度でないとＭ４中戦車の装甲を貫通できないと言われたようだ。しかし、Ｍ４中戦車の側面は２，０００ｍ、砲塔側面も１，６００ｍから貫通可能だったという。
正面からの戦闘ならＭ４中戦車には対抗はできないが、最後まで高い練度を維持していた日本軍戦車兵であれば偽装や塹壕などを利用してそれなりにＭ４中戦車を痛撃しただろう。また７５ｍｍ砲弾なら貫通しなくてもそれなりの威力があるだろうから内部の機器を破壊するなど相応の効果はあっただろう。命中率に関しては、１９４５年に富士演習場で行われた実弾射撃訓練で、距離３，０００ｍで畳一枚分の標的を狙い、初弾を命中させて乗員が驚いたというから非常に高精度だったようだ。
防御は、砲塔前面５０ｍｍ、側面が３５ｍｍから２５ｍｍ、後面が２５ｍｍ、上面が１０ｍｍ、車体は一式中戦車と同様で、前面５０ｍｍ、側面２５ｍｍ、後面２０ｍｍ、上面１２ｍｍ、底面８ｍｍで避弾経始はあまり考慮されておらず、Ｍ４中戦車の砲撃には耐えられなかっただろう。機動性は、一式中戦車よりも重量が増加したことからやや低下しているが、概ねＭ４中戦車などと変わらないようだった。
三式中戦車は、Ｍ４中戦車に、火力と防御力に劣っており、戦車本来の機動戦闘を行うことは困難だったため、退避壕に戦車を秘匿し、至近距離で射撃し、反撃が来る前に陣地転換し射撃を継続するという「砲戦車」的なものにならざるを得なかっただろう。しかし、従来の一式砲戦車 ホニIに比べ密閉型の旋回砲塔を持つことから、敵の事前砲爆撃に対する生残性は比較にならないほど高く、砲が全周旋回することから柔軟な戦闘が可能だっただろう。
しかし、何よりも問題なのはその生産量で、一式中戦車の改良型だったため、量産体制の移行は容易だったようだが、１９４４年１２月の量産開始で、６０両程度しか生産されなかったようだ。三式中戦車と共同で運用されるはずだった三式砲戦車は、当初から対戦車戦闘を主眼において開発された日本初の砲戦車というが、これも１９４４年から量産が開始され、６０～１００両程度しか生産されず、５万両も生産されたというＭ４中戦車の前には児戯にも等しい生産力でため息も出ない。結局、日本のような国の軍隊は戦車などの手のかかる装備よりもせめて高威力の対戦車兵器を開発して歩兵に装備させるべきだったのかもしれない。
三式中戦車は本土決戦用として温存されたために実戦には参加していないようだが、仮に外地の戦場に運ぼうとしても制空・制海権を取られていては輸送船が撃沈されて海没するだけだっただろう。終戦後処分のために集められた三式中戦車の姿は日本戦車らしからぬ大型の砲塔を装備してなかなか立派に見える。その大部分は米軍に処分されたが、２両だけが残され、そのうちの１輌が茨城県土浦の陸上自衛隊武器学校に八九式中戦車とともに展示されている。戦後に開発・装備された６１式戦車、７４式戦車、９０式戦車などとともに展示されているが、これらの戦車を見て三式中戦車は何を思うだろう。
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