M1928A1式——采用独特的半自由枪机式工作原理，枪机上有一个用青铜制成的H形延迟后坐块，位于枪机向后倾斜70°角的凹槽内，作用是在发射瞬间通过不同角度的摩擦阻力来延迟枪机后坐。当膛压开始下降时，通过H块两侧的开锁突起与机匣上的开锁斜面相互作用使H块上升，枪机开始向后运动。该延迟机构虽然避免了枪机早抽壳、炸壳故障，但结构复杂。枪管外部加工有环形散热槽，枪口部有一个锯齿形减震器。配用20发、30发弹匣或50发、100发弹鼓。该枪大多数零件为铸件，全枪质量较大，不含枪弹时达4．9kg。
M1式——M1式冲锋枪主要的改进是取消了H形块枪机延迟机构，工作原理改为自由枪机式。此外，拉机柄由原来位于机匣上部改在机匣右侧，去掉了枪管散热槽和齿形减震器，并只使用20发、30发弹匣供弹。1942年初定为M1式此枪无表尺采用觇孔式表尺准星瞄准，拉机柄在枪的右侧，没有枪口防震器，M1式没有斜向闭锁，上面无缺口以免被机柄勾住该枪没有黄铜机锁所以闭锁时全靠本身的重量和弹簧的张力因而机心较重M1式和M1928A1式的缓冲器不一样，M1式的缓冲器由荫部分组成，即缓冲器杆和缓冲片，M1928A1式的缓冲器只有二个缓冲圈M1式只能使用弹匣不能使用弹鼓。M1式的机匣比M1928A1式窄些，其它均与M1928A1式相同M1式冲锋枪发射0.45英寸（11.43mm）柯尔特自动手枪弹，弹头初速为282m/s，有效射程为200m，由20或30发弹匣供弹理论射速为700发/min，膛线右旋6条，枪全长为813mm，枪管长为267mm，瞄准基线长为565mm，枪全重为4.76kg或4.536kg。
M1A1式——M1A1式是M1式的改进型，它的主要不同之处是将活动式击针改为固定式击针，并取消了击铁其他与M1式完全一样。 其自动方式仍然是自由枪机原理，此式冲锋枪枪管处无散热圈和枪口减震器，击针固定在机心上并成为一个整体。从结构上看该枪的构造是简单的。枪机柄仍然在右侧枪的准星与枪口齐平。
各种汤姆森冲锋枪均采用机械瞄准具准星为片状但M1928A1式采用带觇孔照门的翻转式表尺，M1式和M1A1式则采用带觇孔照门的固定式表尺。 汤普森冲锋枪第一型量产时为M1921。因一战结束军方需求消失，这个版本推广民用市场中平民亦可购买，但其极高昂的价格使销售情况极差（M1921售价200美元，当时一辆福特汽车只售卖400美元）。M1921有小批量销售到美国邮政检查部门（英语：United States Postal Inspection Service）（保护邮件避免劫案）和美国海军陆战队，其次是销售几个美国警察部门及极少地销售至世界各地，其中主要是中美洲和南美洲的警察。 海军陆战队在中国及香蕉战争中使用了汤普森冲锋枪。它们提供的火力（4人小队）与一支九人的班相当。因此，它在对抗尼加拉瓜游击队可以作为一个良好的固定火力点。然而，汤普森冲锋枪并不是尽善尽美，其缺点主要来自重量，此外50码以外射击就变得不准确和同样使用.45 ACP，却缺乏.45 ACP手枪的穿透力。第一批汤普森冲锋枪由爱尔兰代理商（特别是哈利·博兰）购买。第一次汤普森冲锋枪的测试是由第三科克旅的指挥官汤姆‧巴里在爱尔兰共和军领导人米高·柯林斯的监察下进行。起初共购买了653支，但在1921年6月时其中495支在纽约被美国海关当局查获。其余的则通过利物浦到达爱尔兰共和军手上，并在爱尔兰独立战争的最后一个月中使用。爱尔兰共和军与英国在1921年7月休战后，进口了更多汤普森冲锋枪并于随后的爱尔兰内战中使用。但是它们到了爱尔兰却发现并不是非常有效，汤普森冲锋枪造成的人员伤亡只有32%。
1926年，M1921上可以选择安装卡茨补偿器（一种枪口制退器，英语：Cutts Compensator）；有补偿器的汤普森冲锋枪被编为21AC，价格为原来的200美金，而原装的M1921则减价至175美金。1928年联邦实验室从自动军械公司接手了汤普森冲锋枪的分布。此时的成本是每件武器225美元，每个50发弹鼓5美元和每个20发弹匣3美元。1933年，联邦调查局在堪萨斯城大屠杀后首次购买了汤普森冲锋枪。 1938年，汤普森冲锋枪转而服役于美国军队，参加了第二次世界大战期间太平洋战区及欧洲战区以后的一些战役，
有两种军事型的汤普森冲锋枪。M1928A1供弹方式有弹匣和弹鼓两种（但弹鼓不太受欢迎，因为其脆裂并容易卡弹）它有一个卡茨补偿器，枪管上有散热翼。M1和M1A1枪管上没有散热翼，只能使用弹匣供弹。
M1928A1的使用者指50发弹鼓沉重、换弹鼓需时长；而20发弹匣则携弹量过少。1941年12月6日，两种备选方案于诺克斯堡进行了测试：一个扩展的30发方型弹匣和一个40发弹鼓（将两个20发弹匣焊接在一起）。（焊接的概念来自UD42冲锋枪。）而测试者则认为两者都优于或“XX”方型弹匣或“L”型弹鼓。1941年12月，30发方型弹匣最终成为标准型，取代了“XX”弹匣和“L”弹鼓。
第二次世界大战爆发时，英国、法国都紧急向自动军械公司订购了汤普森冲锋枪。 第二次世界大战期间共生产了150多万支军事型汤普森冲锋枪。
繁琐的生产工艺对于大规模战争中使用的武器是很大的缺点，萨维奇武器的工作人员希望能找到方式来简化M1928A1，萨维奇公司简化的汤普森冲锋枪，自动军械公司曾表示了否定意见。最后，在1942年2月出产的原型于1942年3月在阿伯丁试验场进行了测试；得到的结论是：简化型汤姆森冲锋枪与原M1928A1相比生产性提高单价也降低了，其命中精度并不逊色，1942年4月，陆军军械局批准了生产并命名为M1。M1S由萨维奇武器公司和自动军械公司生产。M1可使用20或30发弹匣，但不接受弹鼓。
第二次世界大战汤普森冲锋枪编排给盟军侦察兵、士官（下士、中士或更高）和巡逻队队长手中。其极高的近战火力，使得在欧洲战场中的汤普森冲锋枪被广泛利用于英国突击队、美国伞兵及游骑兵营。一个瑞典的M1928A1变种名为Kulsprutepistol m/40代表40式冲锋枪，并于1940年至1951年期间在瑞典军队中服役。苏联通过租借法案亦获得一些汤普森冲锋枪，然而因为弹药不足而没有广泛利用。
中国也因为租案法案而得到汤普森冲锋枪，供应中国的汤普森冲锋枪会首先被运到印度再用运输机经驼峰航线送到国军士兵手上，后来因为缅甸战场的战局好转而重开滇缅公路，汤普森冲锋枪等援华物资得以直接经陆路运往中国战场。
在太平洋战区中，澳大利亚陆军与其它英联邦部队最初在丛林巡逻及埋伏中大量使用汤普森冲锋枪，因为其强大的火力可极快完成战斗。然而，其达10磅的重量及困难的补给，使其被其他冲锋枪，如欧文冲锋枪及奥斯丁冲锋枪所替代。美军方面，美国海军陆战队也将汤普森冲锋枪列为限制供应的武器，尤其是在之后的岛屿攻击汤普森冲锋枪很快就被发现其效果实在有限，因为在丛林覆盖的地方，低射速的0.45子弹既不会穿透大多数的小直径树木，亦不会打穿防弹衣。（1923年，陆军拒绝了0.45雷明登-汤普森子弹，它可携带普通0.45子弹两倍能源） 太平洋战争的早期阶段的新几内亚战役和瓜达尔卡纳尔岛战役中，许多丛林巡逻队原本配备汤普森冲锋枪但很快就被勃朗宁自动步枪取代其位置，尤其是作为点防御武器。
后来美军于1943年配备了M3冲锋枪，并计划生产至足以取消未来的汤普森冲锋枪订单，而使得后者逐渐退出前线。然而，由于一些不可预见的生产延误和修改要求，M3冲锋枪从来没有取代汤普森冲锋枪，而汤普森冲锋枪的购买继续进行直到1944年2月。
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