Первоначально Springfield М1903 выпускалась под патрон .30-03 с тупоконечной пулей массой 220 гран (14,25 грамм). В армию США она поступала под обозначением US rifle .30 caliber M1903 и была выпущена ограниченным тиражом всего около 5000 штук. Однако в 1905 году вся произведённая партия была забракована, а уже поступившие в войска винтовки были отозваны назад. Это произошло по личному распоряжению тогдашнего президента США Теодора Рузвельта, которому не понравилось, что все винтовки оснащены игольчатами штыками, и он потребовал заменить их на клинковые. Что и было сделано, и все «Спрингфилды» с того момента стали оснащаться 16-дюймовыми клинковыми штыками, крепящимися к верхнему ложевому кольцу винтовки.
Однако в то время армии многих европейских стран уже начали переходить с тяжёлых тупоконечных пуль на облегчённые остроконечные, имеющие гораздо лучшие баллистические характеристики. Американские конструкторы пошли по тому же пути, укоротив гильзу патрона .30-03 на 0,7 дюйма, и оснастив её новой облегчённой остроконечной пулей массой 150 гран (9,7 грамма), имевшей начальную скорость 823 м/с. Так в 1906 году на вооружение был принят новый патрон, названный .30-06. Патрон, ставший штатным для винтовки Springfield М1903, создавший так называемую «легенду Спрингфилда», и по сей день является самым популярным спортивным и охотничьим патроном в Америке. Гораздо позже, в период с 1926 по 1940 годы было предпринято несколько попыток модернизировать этот патрон (например, меняли остроконечную пулю обратно на тупоконечную, массой 172 грана (11 грамм), и т. д.) однако все эти попытки ничем не закончились, а на вооружении так и остался первоначальный образец .30-06.
За всё время своего существования винтовка Springfield М1903 несколько раз подвергалась модернизации, но все вносимые в неё изменения не затрагивали конструкцию образца, а касались её внешнего вида – модернизировали и меняли только прицельные приспособления и форму ложи. Устройство оружия оставалось прежним на протяжении всех 39 лет, которые Springfield М1903 стояла на вооружении. Выпуск винтовки М1903 вёлся на государственных предприятиях в Спрингфилде и Рок-Айленде. На этих же заводах входе первой мировой войны, в связи с недостатком М1903 в войсках, выпускалась переделка английской винтовки Enfield P-14, под патрон .30-06.
Кроме того, часть винтовок М1903 выпущенных в этот период (до 1918 года) имели некачественную закалку ствольной коробки, из-за чего часто выходили из строя. Но после 1918 года эта проблема была устранена внедрением новых технологий закалки и обработки стали.