“梅卡瓦”Mk4的主炮仍沿用Mk3坦克上的120毫米滑膛炮,但反后坐装置已改用压缩气体作为储能元件,而不是以前惯用的螺旋弹簧。这一改性不仅使反后坐装置的直径减小了约100毫米,而且允许火炮使用更大的膛压发射弹丸,使弹丸的速度提高、穿甲能力增大。该炮的另一个特征是使用了新的热防护套,导热性更为均匀,这样炮管温度变化所导致的形变更小,从而提高了火炮的射击精度。
据说以色列国防军借鉴了“豹”2A6坦克及“勒克莱尔”坦克的火力增强方案,为Mk4专门研制了一种新型穿甲弹,该弹具备较高的初速和精度。除此之外, Mk4 的主炮还可发射如今新出现的反人员/器材穿甲弹(APAM)和激光制导反坦克炮射导弹( LAHAT )。 Mk4的车身后方新增了两具旋转式弹匣,每只弹匣可容纳5发炮弹,炮弹的类型由车载计算机统一管理。弹匣被安置在炮塔内一个独立空间里,以防止车内弹药爆炸而造成对乘员的伤害。装填手只要按下选择按钮便可找到所需的炮弹,然后将其送入炮膛。因此,Mk4虽然不具备类似“勒克莱尔”坦克及日本90式坦克那样的自动装弹功能,但这两个弹匣同样使装填手的效率得到了显著的提高。
除这10发炮弹之外,坦克的其他弹药均被存放在炮塔下方的支架当中。这种将大量弹药置于车身之中的作法在以色列国内曾引起过不小的争议,塔尔将军便公开批评这种设计对坦克乘员的安全性极为不利,主张还是应当将弹药置于车身的底部。但也有意见提出将弹药置于车底又会增加装填手的操作难度,同时将弹药置于主炮尾部亦不甚合理,认为应将弹药移至最为安全的车尾存放。