L'idée d'un casque de protection pour les aviateurs remonte à la fin de la première guerre mondiale, période durant laquelle les aviateurs étaient déjà sujets à de nombreuses blessures à la tête en raison de la défense anti-aérienne qui s'était rapidement et massivement développée devant l'essor de l'aviation militaire.
Mais après quelques tentatives infructueuses, classées comme casques d'essai N°14, 14A et 15, ce projet fut abandonné durant l'entre deux guerres et il fallut attendre l'entrée en guerre des Etats-Unis en 1941 et son activité de bombardement diurne au-dessus de l'Allemagne à partir de 1942 pour voir la nécessité d'un casque pare-éclats pour les équipages de bombardier. En effet, l'impressionnante Flak allemande cause beaucoup de dégâts au sein des vagues de bombardiers américains le jour et anglais la nuit et dans le but de réduire les innombrables blessures à la tête des équipages de bombardiers, l'Ordnance Department commença dès 1943 un programme d'étude destiné à créer un casque en acier pour les équipages de l'US Army Air Force.
Dans l'urgence, ce fut le casque M-1 qui fut utilisé tel que, puis par la suite modifié par découpe ou élargissement des côtés pour permettre le port par-dessus le serre-tête muni de ses écouteurs. De cette utilisation archaïque du casque M-1 utilisé par les troupes de l'armée américaine naquit le projet T2, donnant naissance au casque M-3 en décembre 1943 largement basé sur le casque M-1.
Alors que le casque US M-3 se généralisa au sein des équipages de bombardiers de l'USAAF, ce modèle se révéla rapidement inadapté aux espaces exigus comme les postes de tir dorsal, ventral ou de queue des bombardiers, bien qu'il offre une excellente protection.
Parallèlement à l'étude du casque T2 mené aux Etats-Unis, ayant mené à l'élaboration du casque M-3 ("Helmet, Armor, M-3"), un projet de casque pare-éclats fut initié dès l'été 1943 en Angleterre. Cette étude fut menée par le Central Medical Establishment de la 8th Air Force sous la direction du colonel Malcom C. Grow.
Un prototype fut rapidement élaboré par assemblage de cinq lames d'acier au manganèse courbées et maintenues côte à côte dans une armature de toile, le tout recouvert d'un revêtement en cuir.
Les côtés de ce casque furent dégagés à l'instar du casque M-3 par deux encoches en demi-cercle permettant le port sur un serre-tête muni de ses écouteurs.
La jugulaire, fixée en quatre points par deux éléments en Y, rejoignait les extrémités des deux demi-cercles latéraux et se fermait à l'aide d'un bouton pression. Démuni de coiffe, l'intérieur de ce casque était recouvert de peau de chamois et était destiné à être porté directement sur le serre-tête, faisant office de coiffe. Ce casque, pesant approximativement 900 g et désigné "Grow Helmet" en référence à son inventeur, fut commandé pour une petite série de 19 000 exemplaires après des essais concluants. La production fut attribuée à la société Wilkinson Sword qui produisait déjà des gilets pare-éclats pour le compte de la RAF et l'USAAF.

"Grow helmet" fabriqué par Wilkison Sword.

La bombe de la série des casques M-4 est formée par assemblage de cinq plaques d'acier au manganèse courbées afin d'épouser le galbe du crâne. Chacune de ces plaques a ses angles arrondies afin de ne pas user prématurément l'entoilage du casque. Les trois plaques centrales de la bombe, de forme rectangulaire, mesurent environ 34 cm de long pour 7 cm de large.
Les plaques latérales sont de forme arrondies et comportent une large encoche de 10 cm de large afin de permettre le port des écouteurs.
Les plaques d'acier sont disposées en quinconces et rivetés ensemble contrairement au casque Grow où les plaques d'acier étaient disposées dans une armature en toile.
Cet ensemble, dont l'acier est laissé brut, est ensuite recouvert d'un épais entoilage teinté en vert olive (Oliv Drab 7) constitué de quatre bandes de toile assemblées entre elles longitudinalement par couture. Les deux bandes centrales sont de forme rectangulaire, et les bandes latérales de toile sont découpées de forme arrondie avec une encoche afin d'épouser au mieux les côtés de la bombe.
L'intérieur de la bombe est doublé de toile en nylon de type satinette afin d'adoucir le contact du casque sur le serre-tête. Cette doublure est assemblée de manière identique au revêtement extérieur par quatre morceaux de tissus cousus ensemble longitudinalement.
Afin de prévenir l'usure prématurée de la bordure du casque, l'intégralité de celle-ci est recouverte d'une fine bande de toile forte, dont les extrémités se rejoignent dans une des échancrures du casque. Cette bande est assemblée par couture sur toute la périphérie de la bombe, côté extérieur et côté intérieur.

Afin d'assurer la protection des oreilles, le casque M-4 est muni de bavolets rabattables à l'instar du casque M-3 depuis sa modification désigné A1. Les bavolets sont constitués d'une plaque d'acier au manganèse emboutie pour galber les écouteurs de communication. Ces plaques ont une forme arrondie à l'arrière et comportent une extension en forme de queue partant vers l'avant du casque. A l'instar de la bombe, les bavolets sont recouverts de toile épaisse à l'extérieur et de toile de nylon à l'intérieur. L'entoilage extérieur et intérieur est constitué de deux morceaux de toile assemblés par couture verticalement.
Contrairement à la bombe, seul le dessus et une partie arrière de la bordure des bavolets sont renforcés d'une bande de toile forte. La partie supérieure en toile des bavolets de protection comporte une extension en toile destinée à assurer la fixation sur la bombe, permettant ainsi le battement de ces deux parties. Les bavolets sont cousus de chaque côté de la bombe au niveau des plaques d'acier latérales directement sur l'entoilage extérieur. L'assemblage est assuré par une forte couture rectangulaire et en croix, la doublure de la bombe est par ailleurs renforcée afin de supporter les bavolets.

L'arrière du casque M-4 A2 comprend trois sangles cousues verticalement pour le maintien des accessoires de communication et des lunettes de protection nécessaires aux équipages de bombardiers. Une sangle centrale, d'une longueur de 12 cm pour 2 cm de large, est cousue sur la jonction des deux morceaux centraux du revêtement de toile du casque, à 4 cm de la bordure arrière du casque. Cette sangle est cousue par une couture rectangulaire et en croix à chacune de ses extrémités.
Les sangles latérales, plus courte mesurant 7 cm, sont cousues à 5,5 cm de la bordure du casque sur la jonction des morceaux de toile latéraux du revêtement du casque. L'extrémité haute de ces sangles comporte un bouton pression femelle destinée à se fixer sur un bouton pression mâle riveté sur le revêtement en toile du casque. Le point de fixation du bouton pression mâle est par ailleurs renforcé par couture d'une pièce carrée de toile. Ces sangles sont plutôt destinées à maintenir la sangle élastique des lunettes de protection.

Les casques M-4 comportent une petite étiquette cousue à l'arrière de l'intérieur de la bombe, sur une des bandes centrales constituant la doublure interne du casque. On distingue deux types d'étiquette imprimée sur un morceau de toile blanc de forme rectangulaire :
    - Une première, identifiée par la menton HELMET M4 et modifié au stylo par ajout de la mention A2 (ceci pouvant s'expliquer par l'utilisation d'un stock restant d'étiquettes éditées lors de la fabrication du casque M-4). Cette mention est précédée du marquage Drawing 20-24-33 dont le 3 est remplacé au stylo par un 9 (cette correction s'explique pour la raison citée précédemment).
Puis on trouve la raison sociale du fabricant : Industrial Canvas Prod. Corp. Et le numéro de contrat W-11-022-ORD-1369. L'étiquette comporte aussi les champs à compléter Lot et Date, qui ne sont jamais renseignés, du moins sur les exemplaires rencontrés.

La série des casques M-4 est démunie de coiffe car elle est destinée à être porté directement sur le serre-tête des membres d'équipages évoluant en espace exigu comme les mitrailleurs de queue, de tourelle dorsale et ventrale des bombardiers américains. C'est le serre-tête, bien souvent en cuir doublé de peau de mouton pour résister aux températures très négatives de la haute altitude, qui fait office de coiffe. Tout cela dans un souci de réduire l'encombrement au maximum.
L'intérieur des casques M-4 est donc simplement doublé de toile de nylon de type satinette. Cette doublure est assemblée par quatre morceaux de toile cousus ensemble longitudinalement puis assemblée avec la doublure extérieure en toile épaisse. La jonction des deux types de doublure s'effectuant sur la bordure des éléments métalliques composant le casque est doublée d'un épais jonc en toile très épaisse afin de prévenir l'usure prématuré sur ces zones.

La jugulaire est reprise du casque M-4 et est fixée en deux points contre quatre pour le casque M-4. Les points de fixation ont été revu car jugés trop fragile sur le casque M-4 A1. La jugulaire, en deux parties, est désormais cousue à 3,5 cm de la bordure sur l'axe médian des bavolets, alors qu'elle était cousue au niveau de la bordure des bavolets sur le casque M-4 A1.
Le maintien des deux parties de la jugulaire est assuré par une couture rectangulaire et en croix pratiquée dans la doublure de la toile épaisse recouvrant les bavolets.
La jugulaire est fabriquée en cuir, et sera par ailleurs reprise sur le casque M-5. Elle est fabriquée à partir d'une bande de cuir marron large de 2 cm. La partie longue de la jugulaire, taillée en pointe pour son extrémité libre et mesurant environ 32 cm, est doublée sur toute sa longueur d'une fine peau de chamois cousue sur toute la circonférence de cette partie. Un anneau en cuir est cousu à environ 13 de l'extrémité libre de la jugulaire et est destiné à maintenir l'excédent de jugulaire.