线装甲带厚38公厘，呈内倾10度角组装在双层船底上，自第5龙骨纵梁处开始衍伸58.5公尺、宽4公尺，可包覆舰体长度42%，完整保护动力段。外层船壳则是厚19公厘的高张力钢板，在双层防御结构的保护下，对于使用碰撞信管的半穿甲弹直击弹片喷溅的防御效果较川内级轻巡洋舰要好。该设计在夕张号上实验成功的经验，也为后来的日本巡洋舰採用。夕张号的水平防护主要使用1英吋（25.4公厘）的NVNC钢板，靠舰体内部铺设了16公厘的HT钢、外侧铺设22公厘的HT钢，靠烟囱附近区域的上层侧面则增装两层厚32公厘、高63公分的N