2003年美军开始对219门M109A6进行升级，升级后的火炮从2005年起开始交付。这些升级的火炮可以使用全新的模块化火炮装药系统(MACS)和M982“神剑”系列增程炮弹。MACS用M231低能量药包和M232高能量药包取代了原来的袋装式装药。其中1号装药为1个M231药包，射程为3.2～8公里;2号装药为2个M231药包，射程5.6～20.2公里;3号装药为3个M232药包，射程7.9～20.2公里;4号装药为4个M232药包，射程10.4～24.7公里;5号装药为5个M232药包，射程15.8～30.5公里，6号装药为6个M232药包，射程19～37公里。模块化装药方便了勤务处理和运输，并可提高发射药的燃烧效率、减小发射后的火药残留。
“神剑”是美军第一种发射后不管的GPS/惯性制导炮弹，每发“神剑”装有64枚双用途子弹。2005年9月在尤马试验场的射击试验中，“神剑”在15.2公里射程上的命中精度达到令人乍舌的7米。为了与这些新弹药相匹配，美军对M992A2弹药补给车也做了相应改进。
2007年10月8日至10日，在华盛顿举行的美国陆军协会年度研讨会上，BAE公司(由BMY公司和FMC公司联合组建的联合防务公司在2005年被BAE公司兼并)展示了最新的M109A6-PIM(PIM的含义是游侠集成管理项目)自行榴弹炮。M109A6-PIM战斗全重增加到33000公斤，主要进行了三方面的改进：一是用“布雷德利”战车上的600马力(441千瓦)康明斯柴油机和HMPT-500液力传动系统取代原发动机和传动系统，显著改善战术机动能力并提高了武器装备的通用性。二是采用为“未来战斗系统”非直瞄火炮(NLOS-C)研制的自动装弹机，显著提高了射速。三是用同样为NLOS-C研制的火炮电力驱动系统取代现有老式液压驱动系统，提高了火炮的瞄准速度和精度，并改善了安全性。在M109A6-PIM上，自动装弹机、电驱动系统和空调系统的电力将统一由功率达35千瓦的通用模块化电源系统(CMPS)提供。
根据BAE公司和美国陆军签定的谅解备忘录，美军和BAE公司将分别在阿拉巴马州的安尼斯顿陆军维修供应基地和宾夕法尼亚州的约克、南卡罗来纳州的艾肯以及俄克拉荷马州的埃尔金兵工厂内将现有的M109A6自行榴弹炮中的600辆进行升级。升级后的M109A6-PIM将从2009年开始交付，预计在美国陆军重型旅级战斗队中会服役到2050年。到那时，M109的服役期限将达到创纪录的近90年!
