Первоначально Springfield М1903 выпускалась под патрон .30-03 с тупоконечной пулей массой 220 гран (14,25 грамм). В армию США она поступала под обозначением US rifle .30 caliber M1903 и была выпущена ограниченным тиражом всего около 5000 штук. Однако в 1905 году вся произведённая партия была забракована, а уже поступившие в войска винтовки были отозваны назад. Это произошло по личному распоряжению тогдашнего президента США Теодора Рузвельта, которому не понравилось, что все винтовки оснащены игольчатами штыками, и он потребовал заменить их на клинковые. Что и было сделано, и все «Спрингфилды» с того момента стали оснащаться 16-дюймовыми клинковыми штыками, крепящимися к верхнему ложевому кольцу винтовки.
Однако в то время армии многих европейских стран уже начали переходить с тяжёлых тупоконечных пуль на облегчённые остроконечные, имеющие гораздо лучшие баллистические характеристики. Американские конструкторы пошли по тому же пути, укоротив гильзу патрона .30-03 на 0,7 дюйма, и оснастив её новой облегчённой остроконечной пулей массой 150 гран (9,7 грамма), имевшей начальную скорость 823 м/с. Так в 1906 году на вооружение был принят новый патрон, названный .30-06. Патрон, ставший штатным для винтовки Springfield М1903, создавший так называемую «легенду Спрингфилда», и по сей день является самым популярным спортивным и охотничьим патроном в Америке. Гораздо позже, в период с 1926 по 1940 годы было предпринято несколько попыток модернизировать этот патрон (например, меняли остроконечную пулю обратно на тупоконечную, массой 172 грана (11 грамм), и т. д.) однако все эти попытки ничем не закончились, а на вооружении так и остался первоначальный образец .30-06.
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.