梅卡瓦Mk. 3D在以色列国防军(IDF)正规旅或其预备部队中大规模服役,配置了120mm滑膛炮,配有先进的BAZ(耀眼的闪电)火控系统,坦克的前部装有1200马力风冷引擎、新的传动装置和大功率动力输出系统,悬挂使用的是由旋转式减震器和单一弹簧装置支撑的单一纵向扭杆。曾参加2006年的第二次黎巴嫩战争、2009年冬季发生在加沙地带的“铸铅行动”、2014年夏季的“保护边界”行动以及以色列国境周边的其他安全行动。Mk. 3D的后期型在炮塔前部和两侧的装甲都做了修改,为适应在加沙地带和黎巴嫩南部执行反恐和低强度作战(LIC)任务,Mk.3D上加装了先进装甲、前后救援牵引挂钩、装甲腹板以及瞄准镜和车灯保护罩。