50倍口径14英寸（356公厘）主炮，但考虑到由于日本退出第二次伦敦海军条约，主炮口径和数量在开工建造后作了变更，修改为3座三联装45倍口径16英寸（406公厘）主炮，舰桥前部2座，后部1座。主炮是在科罗拉多级战列舰的主炮基础上的轻量化改进型，发射重型穿甲弹。副炮为10座双联装38倍口径5英寸（127公厘）高平两用炮（每舷5座），其中6座配置在主甲板上，另4座配置在上层甲板上。高炮最初采用28公厘和12.7公厘机枪，但在建成后随即换成盟军制式的20公厘及40公厘机炮。北卡罗来纳级的动力装置为8座重油锅炉