M109A6后向视图，可以清楚的看见发射药隔舱
除了外观的改变外，M109A6在火力、火控和生存力方面都做了重大改进。
在火力方面，最初美军为HIP计划考虑过3种新型身管，包括全新的XM282式52倍口径身管、在M198牵引榴弹炮身管基础上改进的XM283型39倍口径身管和在M109A2/A3自行榴弹炮配用的M185式身管基础上改进的XM284式39倍口径身管。最终M109A6采用了定型后被称为M284式39倍口径身管和M182A1炮架。由于M109A6可以使用M203A1高能发射药，所以在发射榴弹和火箭增程弹时射程分别增加到24公里和30公里。改进的半自动装填系统可使火炮急促射速达到8发/分或3发/15秒。需要强调的是，M109A6在M109系列中首次拥有了360°全向射击能力。为了最大限度的发挥M109A6的威力，美军在1988年发展了M898 SADARM自锻破片反装甲子母弹，该弹从1995年投入生产，并在2003年首次用于对伊战争。
5点钟方向发射的M109A6，M109A6首次获得了真正的360度环射能力。
M109A6最重要也是最核心的改进，是采用了全自动火控系统(AFCS)和定位导航系统。这套系统先后经历了三次改进，系统拥有三台独立运算的计算机，分别运行射击数据处理软件、战场数据链软件和故障自诊断软件，利用MIL-STD 1553数据总线连接。M109A6的导航系统采用模块化方位角定向惯性导航(MAPS，后期综合了全球定位导航系统)，通信系统为AN/VRC-89语音和数字信号无线电台(后期装SINCGARS单频道地面和空中无线电子系统)。此外，系统还为美军的C4ISR系统、ABCS系统和C4网络系统预留了程序接口，可以和其他战斗车辆实现了战场信息资源共享。在采用这种先进的火控和定位导航系统后，M109A6可以不依赖测地分队在行军中快速定向定位，直接接收上级或前沿侦察单位(如OH58侦察直升机和M981/M7火力支援车)传达的目标资料，自动解算射击诸元，然后自动将火炮瞄准目标进行射击。M109A6的反应速度得到大幅度提高，在60秒之内就可完成从接受射击命令到开火的一系列动作，并可执行“打了就跑”的战术;乘员的操作负担大大降低，全炮仅需4人就可完成操作。
