大和型戦艦（やまとがたせんかん）は、大日本帝国海軍が建造した戦艦。日本で建造された最後の戦艦艦型でもある。戦艦としての排水量、搭載主砲口径ともに世界最大。

1番艦「大和」と2番艦「武蔵」が戦艦として竣工。3番艦「信濃」は対米戦の戦局に合わせて設計変更され航空母艦として竣工した。4番艦111号艦は1942年に建造中止となり解体された。

 概要 
大日本帝国（以下、日本）はワシントン海軍軍縮条約、ロンドン海軍軍縮条約の延長に応じず、列強各国が海軍力増強を自粛していた海軍休日は終わった。大和型戦艦は艦艇数で勝る米英を質で凌ぐため、第三次海軍軍備補充計画の際に建艦技術の粋を集めて建造された戦艦である。当時欧米諸国はワシントン海軍軍縮条約で規定された35,000t前後の戦艦を建造していたが、これらを凌駕する46cm砲を装備した結果、基準排水量は64,000tとなり、世界最大の戦艦として建造された。「量の不足を卓越せる質で補うより道なし」という発想で開発された戦艦である。1929年に平賀譲が提案した金剛代艦の影響が強いとも言われる。1934年に起草された新戦艦要求案では、米海軍の渡洋進攻艦隊を日本近海に迎え「制空権下の艦隊決戦」によってこれを撃滅するという基本方針から「18in砲搭載艦2隻の新造で十分」とされた。

日本海軍では戦艦に対し日本の旧国名に因んだ名が付けられており、「大和」は奈良県の旧国名（大和）から命名されたが、単に旧国名としてでは無く、「日本」の別称として意味もあったとする説がある。同様の主旨の命名として、建造当初世界最大の戦艦だった扶桑（扶桑は日本の美名）と山城（長く都の置かれた京都府の旧国名）がある。1番艦｢大和｣及び2番艦｢武蔵｣が大戦中に就役している。

現在でこそ戦艦大和は日本国民に最も知られた軍艦と言っても過言ではないが、太平洋戦争中はその存在自体が最高軍事機密とされたこともあり（海軍関係者には、名前だけはいつの間にか広まっていた）、当時の国民には長門型戦艦の長門と陸奥が海軍の象徴として親しまれていた。その後、史上最大の威容を誇りつつもほとんど活躍の機会なく、悲劇的な最期を迎えた故か、数々の媒体（映画、漫画、アニメや、プラモデルなど）で幅広い年代によく知られるようになっていった。戦後の日本国内での注目度への定量表現を交えた言及は映画、出版物（180冊）、プラモデル、インターネット上での関連ホームページ約13000件、大和ミュージアムなどの数字、関連施設が挙げられている。

 建造 
1930年代、大日本帝国（以下日本）と欧米列強との対立は深まっていった。1930年（昭和5年）ロンドン海軍軍縮条約での紛糾により海軍部内では艦隊派が優勢となり条約派は退けられ軍縮条約の廃棄は既定の事実とされていた。

ヨーロッパでは既に建艦競争が始まっておりドイツはポケット戦艦（ドイッチュラント級装甲艦）を、フランスはダンケルク級戦艦を投入している。
アメリカでは、速力26ノット程度の高速戦艦建造の気運があり、ロンドン海軍軍縮条約の期限が切れた後、イギリス・アメリカ・フランス・イタリアなどの列強が新たな大型戦艦を建造することが予想された。

1933年(昭和8年)10月1日に海軍省の持つ兵力量の策定や平時における兵カの指揮権などが軍令部に移され権限が大幅に拡大した。同年、軍令部松田千秋中佐は作戦計画面から、石川信吾中佐は軍備計画面から新型戦艦の検討を始めた。

1934年（昭和9年）12月29日に齋藤駐米大使がハル米国務長官にワシントン条約の単独廃棄を通告し1937年より世界は無条約時代に突入する。条約脱退後の影響については次のように予想された。ワシントン条約存続の場合、日本海軍は1937年（昭和12年）より艦齢26年を過ぎる金剛から陸奥まで9隻の代艦を建造することになるが、条約廃棄なら「国防上適宜ノ艦種」（大戦艦）の少数建造により国費を抑え得るとの考えが存在した。アメリカは条約に従うなら1937年より代艦の建造を始め、1942年に5隻、1945年に10隻、1948年までに15隻の条約型戦艦を竣工させる。無条約時代となってもこれを大きく超える隻数を建造することは難しい。18インチ砲戦艦の建造はパナマ運河の制限により困難と考えられた。

基本計画審議時に軍令部は、米国と量で競争することは到底できないとして大戦艦の長射程砲によるアウトレンジ戦法を強調した。1934年（昭和9年）9月25日、軍令部は新型高速戦艦2隻について、排水量6万5000トン、速力34ノットを想定。この後、速力要求は30ノットに引き下げられた。
続いて10月、列強新戦艦に対抗することを目的に軍令部より艦政本部に向けて「18インチ砲（46cm砲）8門以上、15.5cm三連装4基12門または20cm連装砲4基8門以上、速力30ノット、航続距離18ノット8000マイル」という大型戦艦建造要求が出される。1935年（昭和10年）11月2日には中村良三海軍大将・艦政本部長が新型戦艦の設計方針を具体的に指示した。

これを受けて1936年（昭和11年）12月26日開会の第七〇回帝国議会に新型戦艦「A140-F5（「A」は「戦艦」、「140」は「140番目に計画された」の意味）」2隻分（1隻9800万円）の予算が提出される。ただし予算規模から艦の大きさを諸外国から推定されないよう架空の駆逐艦3隻（1350万円）、架空乙型潜水艦1/2隻（609万円）が計上されており、これらを含めた予算1億1759万円が、実際のA140F5艦予算だった。だが大型水上艦用ディーゼル機関を潜水母艦「大鯨」に先行搭載したところ不具合が多発し、曲折の末に通常の蒸気タービン機関搭載が決定する（計画変更時期は諸説あり）。このため議会開催中にA140F5は主機械を蒸気タービン専用とした第二次基本計画「A140-F6」に切り替わり、1億793万3075円（実費は1億2898万3091円）で建造が承認された。これに加えて、改装中の金剛型戦艦「比叡」や空母「飛龍」の予算を一部利用している。列強は大和型戦艦建造については確信していたものの、その規模を40cm砲搭載、4万5000トンクラスと推定していた。ただしドイツ海軍は1940年の段階で、建造中である2隻の艦名を"Katori"、"Kashima"としつつも「1938年春頃、最初に起工した戦艦は45.7cm砲を搭載した45000トン級の三重底を採用した戦艦である」と、より具体的かつ正確な予想をしていたことが判明している。

1937年（昭和12年）3月29日には計画名「A140-F6」から「第一号艦」「第二号艦」と仮称された。第一号艦＝「大和」は同年11月4日に呉海軍工廠で起工、1941年（昭和16年）12月16日に就役。第二号艦＝「武蔵」は1938年（昭和13年）3月29日に三菱重工業長崎造船所で起工、1942年（昭和17年）8月5日に就役した。その後、第四次海軍軍備充実計画で新たに同型艦2隻を建造することになり、「第110号艦」「第111号艦」と仮称された。第110号艦＝「信濃」は1940年（昭和15年）5月4日に横須賀海軍工廠で起工、建造途中に一時建造を中止したが、ミッドウェー海戦で主力空母を一気に4隻失ったことで計画を変更、航空母艦に改装され、1944年（昭和19年）11月19日に就役した。しかしその10日後、残りの艤装を完成させる為に呉海軍工廠へ回航途中、米潜水艦｢アーチャーフィッシュ｣に撃沈された。第111号艦は1940年（昭和15年）11月7日に呉海軍工廠で起工したが、1942年（昭和17年）に建造中止、解体された。
このように日本海軍には大和型を次期主力戦艦として整備する思惑があり、四隻、あるいは五隻前後を建造・整備した後、(資料により四隻、五隻と前後する)最終的には改良発展型である超大和型戦艦までを計画していた。

日本側の大和型戦艦建造計画に対し、アメリカはノースカロライナ級戦艦2隻・サウスダコタ級戦艦4隻・アイオワ級戦艦4隻（1940年時点）の建造を開始しており、この動向および各艦の性能は日本側も把握していた。

 主要諸元 

 艦体形状 

大和型戦艦の艦型の母体となったのはYourkevitch船型である。艦型試験を繰り返しこれを軍令部の要求した戦艦向きに仕立て上げる事で大和型の艦体が計画された。竜骨下端から最上甲板舷側までの深さは18.965mで、10層の甲板が重なっている。構造は、最上甲板、上甲板、中甲板、下甲板、最下甲板、第一船倉甲板、第二船倉甲板、船倉甲板、艦底（二重底）となっている。牧野茂(大和型設計者の一人)は「大和型戦艦は一見平甲板に見えるが、実質的には最上型重巡洋艦の形状といえなくもない。大和の中央切断面は最上と非常に似ている」と評した。
 球状艦首
 日本艦艇では翔鶴型航空母艦に次いで球状艦首（バルバス・バウ）を採用した。これは、船体が水を押しのける時の波と球状艦首が作った波が相互干渉して、造波抵抗を減衰させる効果を持つ。これを採用した事で、有効馬力で速力27ノット時で8.2%程度の抵抗を減らし、排水量換算で約300t、水線長で3m艦体を短くする効果を得た。これは、軸馬力に換算すると11,000馬力出力が大きい機関を搭載したのと同じ効果をもたらした。さらに、シャフトブラケットの船体取付角度、ビルジキールの船体取付位置と角度を検討した結果、バルバス・バウの効果と併せて15,820馬力の節約となった。これは排水量に換算すると1,900トンの節約となり、大型駆逐艦1隻の排水量に匹敵した。球状艦首は25mmの甲板の二重構造で、甲板を三次元的に鍛造で曲げる事で一体に作られている。
 同時期に設計された翔鶴型航空母艦のものと大きさがかなり異なるが、これは翔鶴型では34ノット、大和型では27ノットで造波抵抗が最小になるよう最適化されているためである。
 なお、球状艦首の艦底には、潜水艦対策で水中ソナーが設けられていた。これは30個の水中マイクを長径約4m、短径約3mの長円形に配列したもので、その中には海水が満たされていた。性能としては、大和が全力航行中に主砲射撃試験を行った際に、30,000 - 40,000mで砲弾が水面に衝突した時の音を探知できたという。ただし、艦内各部から発生する騒音により、聞き取りにくくなることも多く、特に主砲塔回転時の水圧機の騒音は妨げになったと言われている。また、この水中聴音機装備により、水線下の艦首部よりの艦底部が「蛇が蛙を飲み込んだような形状」となったことで、最高速力が0.3ノット程度低下したとされている。
 主副舵の構成
 通常の2枚舵は並行に設置されている。従来の日本戦艦も長門型戦艦に至るまでこの方式である。これではドイツ戦艦ビスマルクのように魚雷1本を被雷しても操舵不能に陥る可能性がある。これを避けるため、当初は舵の1枚を艦首に装備する案（実験結果は不良）もあったが、結局艦の中心線上に前後に15mの間隔を開けて主舵と副舵を設置した。金剛型などでも並列2枚舵の前例はある。原勝洋は、舵の形状が英巡洋戦艦フッドに極似していたと指摘している。
 両舵を同時に使用した成績は良好であった。しかし、副舵だけだと一応旋回は可能だが、大和型の惰力は予想以上に大きく、当舵が全く利かないので艦を直進に戻すことができず、操艦は不能であった。艦首部に引き込み式の平衡舵を追加装備する対応策が考えられたが、戦局悪化と検証不足のために工事は行われなかった。海軍技術研究所造船研究部は戦艦用ダブルスケグの研究も行なっていたが、こちらも大和型には装備されなかった。沖縄特攻時には、巨大な応急舵を搭載していた。能村副長によれば、沖縄特攻時の大和は戦闘中に操舵装置が故障したため、舵取機室からの応急操舵に頼っていたという。舵取機室が魚雷命中で全滅すると、大和は左旋回しか出来なくなったとされる。このように通常は電源稼動だが、電源喪失時には蓄電池、人力での操舵も可能である。
 運動性能
 艦船の基本的な操縦性能は次の3つの観点から評価されることが多い。
 追従性：操舵に対する船の回頭の容易さ（タイムラグと考えてよい）
 旋回性：定常旋回の円運動が小さい円を描き早く旋回するか
 針路安定性：少しの間当て舵をとらなくても舵中央のままで船が直進する「すわりの良い船」か

 大和型戦艦は大きな排水量に対し、相対的に短い全長、広い船幅という肥大船型である。旋回性は列強の戦艦中最良の部類に属するが、舵に関する研究が十分でなかった為、追従性に関しては最低レベルであり、肥大船型故に針路安定性も本質的には良い方ではない。「大和型はずんぐりした船体からは想像もつかないほど良好な運動性能を発揮した」というのはもっぱらこの旋回性について述べられた物である。海軍では旋回性能の標準を「旋回直径÷艦の水線長」で現している。この数値には縦と横で若干の違いがあり、横の旋回性能標準は戦艦3、大型巡洋艦4、軽巡洋艦5、駆逐艦6、縦で戦艦3、大型巡洋艦3.5、軽巡洋艦4、駆逐艦4.5とされていた。大和型の旋回性能は、横で2.43、縦で2.23と優れたものだった（一般に、同一排水量の場合、細長い船体のほうが旋回性能は悪化するとされている）。
 また、旋回半径自体も他の戦艦より優れていた。大和型の旋回直径は26ノットで横640m、縦589m（横2.43、縦2.23）である。長門型戦艦は横530m、縦631m（横2.36、縦2.81）、金剛型戦艦は横826m、縦871m（横3.7、縦3.91）だから、船体の大きさを考えるなら、非常にコンパクトな旋回性能を持っていた。さらに、旋回時の船体の傾きも大和型9度、長門型10.5度、金剛型11.5度であり、安定性も非常に優れている部類となる。

 旋回径(Tactical Diameter)の比較 
 アイオワ級戦艦
 模型：20 kt-760 yd(694.94 m)、33 kt-1430 yd(1,307.59 m)
 公試：30 kt-814 yd(744.32 m)
 ニューメキシコ級戦艦
 左舷15 kt-560 yd、右舷15 kt-650 yd、21 kt-690 yd
 コロラド級戦艦
 左舷15 kt-695 yd、右舷15 kt-630 yd、左舷20.7 kt-690 yd、右舷20.7 kt-705 yd
 ノースカロライナ級戦艦
 模型：20 kt-620 yd(566.92 m)、27.5 kt-759 yd(694.02 m)
 公試：14.5 kt-575 yd(525.78 m)、27.5 kt-683 yd(624.53 m)
 サウスダコタ級戦艦
 模型：16 kt-700 yd(640.08 m)、26.5 kt-733 yd(670.25 m)
 レキシントン級航空母艦
 模型：33 kt-1950 yd(1,783.08 m)
 ヨークタウン級航空母艦
 30 kt-790 yd(722.37 m)
 エセックス級航空母艦
 30 kt-765 yd(699.51 m)
 ミッドウェイ級航空母艦
 30 kt-990 yd(905.25 m)
 アラスカ級大型巡洋艦
 870 yd(795.52 m)
 デモイン級重巡洋艦
 模型：20 kt-750 yd(685.8 m)、30 kt-835 yd(763.52 m)
 バッグレイ級駆逐艦
 30 kt-880 yd(804.67 m)
 ベンソン級駆逐艦
 30 kt-960 yd(877.82 m)
 フレッチャー級駆逐艦
 30 kt-950 yd(868.68 m)
 アレン・M・サムナー級駆逐艦
 30 kt-700 yd(640.08 m)
 ネルソン級戦艦
 670 yd(614.64 m)
 キング・ジョージ5世級戦艦
 14.5 kt-930 yd(850.39 m)
 ヴァンガード級戦艦
 全速力-1025 yd(937.26 m)

回避運動中の大和を上空からとらえた写真をみると、周囲の海面が盛り上がっているのが分かる。巨艦の小回りの効きの良さを裏付ける写真である。マリアナ沖海戦、レイテ沖海戦、呉軍港空襲で大和は米軍機の投下する魚雷、爆弾の多くをかわす事に成功している。
一方で追従性に関しては転舵後に艦首が振れ出すまでの時間が非常に長く、90秒を要した。池田貞枝（武蔵航海長）は100秒と証言している。1943年に大和航海科少尉だった佐藤清夫（後、野分航海長）は一度だけ大和を操艦し「船体が巨大なタライのようで艦首がまわらず、回りはじめると所定の針路に戻せない」と述懐している。また回頭すると速力は急激に落ちる。公試では12ノットで転舵を命令しても艦首が動き始めるまでに約40秒が必要であり、急降下爆撃機や潜水艦魚雷の回避には1分前から転舵する必要があると問題視された。艦型は簡単に変えられない以上、舵の性能に頼るしかないが、舵面積は排水量に比較して相対的に小さく、建造に携わった牧野茂は面積の増大を行わなかった事を悔いている。針路安定性については不明。なお、上記の3要素に港湾などでの取扱い易いさを示した低速での操縦性能や停止性能などの要素を加えて艦船の運動性能は評価される。

最上甲板
最上甲板を真横から見ると、第1主砲塔を底とする波型をしている（「大和坂」と呼ばれた）。これは艦上構造物で最も重量のある砲室の位置を下げて、重量軽減と重心降下を狙ったものである。しかしそこから艦首部に大きなシア（甲板の反り）をつけてはいるものの、それでも大和型の最上甲板艦首部は艦の規模から見れば低く、そのため艦首船体の外板を最上甲板に向かって百合の花弁状に反り返るように広げる形とし、凌波性を高めている。また高い乾舷は予備浮力を多く保持する事に役立った。信濃、111号艦では凌波性を重視してこの反りは緩い物に設計が変えられた。台湾檜をしきつめた木甲板の下に、舷側側35mm、中央部50mmのCNC甲板が張られている。

復原性
友鶴事件、第四艦隊事件の教訓を反映して設計された大和型は復原性、凌波性共に優れていた。スラミングが多発する波長や、大抵の荒波の波長より艦の全長が長い事もあり、強風や荒波での戦闘は特に有利だったと思われる。

檣楼（前部艦橋）

従来の、斜め支柱で支えた柱に櫓を組み合わせた日本戦艦檣楼（パゴダ・マスト）と異なり、46cm主砲の爆風対策もあって完全閉鎖型となった。設計に先んじて、戦艦比叡を改装し、測距儀の位置、構造などを試験し、さらにモックアップ（実物大模型）を作って、必要最小限の大きさにまとめる努力がなされた。前側面部が数箇所えぐられた形状になっているのは、射撃指揮装置や対空火器の視野を広くとるためである。施工に際してはブロック工法が採用され、何分割かされたものを陸上で作り、艤装時に接合した。能村（レイテ沖海戦時、大和砲術長）によれば、従来型日本戦艦艦橋に比べて安定性が劇的に改善され、主砲の発砲でも震動を感じなかったという。
艦橋は中甲板から13階、露天甲板から10階建てである。作戦行動上主要な室は毒ガスにそなえ気密構造になっていた。構造的には中心部の二重の筒で全体を支えている。構造支持の内筒は直径1.5m、20mmDS鋼鉄で、内部には電線や配線が通り、最上部に主砲射撃装置がある。内筒と外筒の間に階段と三菱製のエレベーターが通っている。3人乗り、または4-5人乗りという説が多いが、終戦時に図面が焼却処分されていることもあり、関係者の証言のみで詳細は不明である。エレベーターは上級士官のみ利用できたが、例外として艦橋横（第二艦橋上方、副砲射撃指揮所後方）の九三式十三粍機銃（13mm連装機銃）の銃弾運搬員と、第一艦橋付近に待機所があった飛行科搭乗員も利用を許されたという証言がある。千早正隆(武蔵艤装員)によれば、長官公室のある中甲板から第一艦橋までを結び、スピードが速い上に増速・減速装置の効果がいま一つで「慣れた者でも一往復すると気分が悪くなる」という性能だった。土肥一夫(連合艦隊参謀)は2人乗りと回想している。1943年「武蔵」に昭和天皇が行幸した際には、古賀峯一連合艦隊長官と天皇が二人きりで艦橋エレベーターに乗り、古賀は若手士官のようにエレベーターを操作したという。
檣楼上部が第一艦橋、檣楼下部に第二艦橋（夜戦艦橋）、その下部に厚さ500mmの装甲で覆われた司令塔がある。司令塔は操舵室、防御指揮所、主砲司令塔射撃所（主砲用旋回方位盤設置）の三区画にわかれている。能村の回想にあるように、戦闘中の副長は防御指揮所にいた。司令塔の上部に第二艦橋があり、内部構造は第一艦橋とかわらない。その上に、副砲射撃指揮所、電探室、伝令兵待機所、艦長休憩室甲板、作戦室の各種部屋と階層があり、第一艦橋に至る。水上戦闘時、艦長や司令官はここで指揮をおこなう。艦橋の特殊ガラスは戦闘中の飛散防止のために降ろすことも可能だった。
檣楼屋上部分には航空機からの攻撃に備えて艦の全周が見える防空指揮所（露天）をもうけ、中央に羅針儀、周囲に20cm双眼望遠鏡が8基備え付けられている。空襲時には、艦長、高射砲長、見張長はここで指揮を執り、伝声管と電話で各艦橋や高角砲射撃盤室と連絡を取った。防空指揮所の高射長付伝令6名は、1人5台もの電話を受け持っていた。檣楼の最上部分には、主砲用の15.5メートル測距儀と、円筒形に主砲射撃指揮所が設置された。
檣楼外周には、信号燈、機銃群を管制する九五式射撃指揮装置、九四式高射装置、哨信儀（赤外線モールス信号通信装置）、探照灯、旗甲板など、各種装置が設置されている。武蔵の艦橋写真からも見てとれる。
大和型では閉鎖式の筒となっているが、ドイツ海軍ではポケット戦艦「グラーフ・シュペー」のラプラタ沖海戦における戦訓から、一般に戦闘艦橋を開放式となし、グラーフ・シュペーの同型艦「アドミラル・シェーア」などでは改装もしている。一方で、大和型戦艦と同時期のアメリカ新造戦艦もすべて閉鎖式である。砲撃時の安定性向上に貢献した閉鎖式筒状構造だが、戦艦武蔵では悪い方向に働いたことがある。1944年10月24日のシブヤン海海戦において午後2時ごろに武蔵艦橋の防空指揮所甲板に250kg爆弾が命中、爆弾は第一戦闘艦橋甲板を貫通し、作戦室を貫通したところで炸裂した。この爆風が第一戦闘艦橋に逆流し、航海長をはじめ37名が即死、人体が第一艦橋内の壁に付着するという惨劇が生じた。この損傷では、武蔵が救助していた高雄型重巡洋艦「摩耶」（前日沈没）の副長と軍医長も戦死している。猪口敏平艦長は防空指揮所甲板で負傷、加藤副長は第二艦橋におり無事だった。
なお、建造当初からの大和と武蔵の相違点とされるのが前部檣楼の背面にある外部昇降ラッタル（梯子）の形状である。大和のそれには踊り場があるが、武蔵にはない。両艦とも外部昇降ラッタルは下士官兵専用だった。また竣工時点では、武蔵に第一艦橋の左右に18cm双眼鏡用の大型スポンソンが設けられたが、これは実績がよかったので、のち大和にも設けられている。
マストと後部四番副砲塔の間に予備指揮所（後部艦橋）があり、10m測距儀と九八式方位盤照準装置改一が設置されていた。前部艦橋の予備という観点から、副砲射撃指揮所も含めて第一艦橋と同じ機器を備えている。一番・二番主砲塔と三番主砲塔が別の目標を狙う場合には、予備指揮所が三番主砲塔の照準を担当する。煙突とマストの存在から後部警戒が手薄になりがちな前部艦橋防空指揮所の機能を補い、大和型戦艦後方を監視する役目を担っていたという。

 機関 
 機関
 タービンは、昭和6年度（1931年）計画の初春型駆逐艦に搭載された、艦本式高低圧タービン（1軸当り21,000馬力）を、長期信頼性向上のため約90%に定格下げし、4軸組み合わせて、12缶搭載で合計150,000馬力としていた。もし出力制限をしていなければ、168,000馬力となるが、これは大和型の過負荷全力時出力とほぼ一致している。
 大和型の機関については、当初ディーゼル機関のみという計画案もあったが、ほとんどの案はディーゼル／タービン併用艦として作成された。航続力に対する燃料経済の問題として、併用が望ましいとされていたからである。しかし、剣埼型潜水母艦などに試験的に搭載されたディーゼル機関が、不完全燃焼や異常振動のために度々問題を起こすなど信頼性が低く、最終的に「国運を左右する重大な艦に何かの間違いがあってはならない。機関トラブルで機関換装のため長期間ドック入りするようでは困る」という意見もあり、低圧設定の蒸気タービンとして、信頼性を重視した。万一機関に大問題が発生すると、大和型戦艦のバイタルパート中甲板装甲を撤去して換装しなくてはならないからである。ただし、遠藤昭は大和搭載用ディーゼル機関と同じ機関を搭載した水上機母艦日進が、ガダルカナルの戦いにおいて活躍をしたことを根拠に、平賀譲の私情で廃止に追い込まれたと批判的な推測を行っている。また、オールタービン搭載艦は最初の20万馬力案でも検討されており、タービン＝保守的というわけではない。牧野茂は平賀の私情という説を否定している。艦の重心を低くするためには、主砲塔を出来るだけ低い位置に設置する必要があった。第3主砲塔の下側に4本のスクリューシャフトが通っているために、機械室のギアを工夫することによって特に低い位置にシャフトの軸が設定された。
 機関配置
 推進軸1軸に対して機械室1、缶(ボイラー)3基がセットで割り当てられた。缶・機械はすべて独立した区画に設置され各ボイラーが1基ずつ防水区画を持つという、他に例をみない贅沢な配置をしている。これは一つの罐が損害を被っても、他の罐に損害をあたえないためである。12室の缶室には全て操作室が設置されていた。機関を4列に並列設置したため大和型戦艦の水中防御区画の横幅自体は、伊勢型戦艦・長門型戦艦の約9m、テネシー級戦艦（改装後）の7mと比較すると5.2mに留まった。米国のアイオワ級、英国のヴァンガードなどは推進軸4軸のうち内側と外側の各2軸に対応する機関室とタービンを各々前後に分離するシフト配置を採用し、大被害を受けた時にも航海能力を失わないように配慮されている。そのため少し間を置いた直立二本煙突を有し、その周囲に艦上構造物が積み上げられており、視認性、被弾率、小型軽量化という点では一歩譲る（シフト配置はその性質上、艦の全長が長くなりやすい）。アイオワ級に至ってはエンジンルームだけで全長の1/2を超える長さとなっている。なお、未成に終わったモンタナ級の機関配置はアイオワ級と異なり前部機械室と補機室の両舷に罐室を並べるものであり、この配置は細分化した罐室で機械室を挟む形となることから艦幅が増えるものの、防御区画や罐室が損傷しても浸水量を抑えられ機械室が被害を受けにくい配置としてミッドウェイ級航空母艦で採用された。
大和型に関わった海軍造船官の一人である牧野茂は、「大和の弾火薬庫甲鉄配置や機関室配置の考え方が多分に重巡に範を取った観があり、美点も欠点も引き継いだように見られる」「特に機関室を1機1室1ボイラー1室としたことは、被害極限の思想で考えると、非対称区画の被雷浸水時に極めて危険であることに留意が欠けていた」と述懐している。

 ただし、4列の並列配置によって内側の機関室はきわめて破壊され難かった。魚雷20本、急降下爆弾10発以上を受けた武蔵においても、中央の2つの機械室には浸水は無くコロン湾への退避行動を行えた（運転できたのは1軸のみ。第二機械室は蒸気管破損のため、機械室に人間が入れない状態になった。残る第三機械室は沈没直前に浸水拡大のために停止）。大和においても、片舷の機関室は傾斜復旧のために注水、反対側外側の機関室は魚雷によって浸水したが、その内側の機械室は、転覆時にもまだスクリューは回っていた。航行能力を末期まで残したのは、4列にした機関配置と集中防御によるところが大きい。また5.2mの水中防御区画には、他艦には無い50 - 200mmのNVNC甲鉄の厚みの装甲板が艦底まで延びて設置されており、外側の機関室やボイラー室も魚雷の直撃を受けても、一発では浸水に至らなかったケースもあり、他の艦と比較して決して脆弱とは言えない。

機械室は、前後方向にややシフトされて配置され、内側の第二機械室・第三機械室の後部に復水機室が設置され、4つの機械室を経由した蒸気が集められ艦底から取水された海水で冷却される構造となっていた。外側の第一機械室・第四機械室の前部には水圧器室が設けられていた。機械室には高圧タービン・低圧タービン各2基が、向かい合わせに配置されていた。

 スクリュープロペラ
 大和・武蔵はマンガン青銅鋳物、直径5m、重量21.7t、三枚翼のものを4基装備していた。出力最大時には一分間に230回転（毎秒4回転）する。一般的な船舶同様、大和型戦艦でも右舷プロペラは右回り、左舷プロペラは左回りである。信濃以降については直径5.1mに拡大されピッチも変更された。
 燃料搭載量
 大和型は、16ノットで7200浬の航続力を持つように計画されたが、基準速力公試の結果から、満載燃料6,300トン（英トン　日本で多く使われるメートルトンでは6,401トン）の状態では16ノットで11,000浬以上の航続力を持つと計算された（19.2ノットで8,221浬、全速27ノットでは2,956浬というデータもある）。
 大和型は、公試基準速力15.91ノットの状態で毎時重油消費量7.71トンの性能を有している。満載重油庫量は前述の通り6,300.14トンだが、庫内の燃料全てを使うことは構造上できないため、実際に使える燃料は算定標準重油庫量で定められた、5,985.133トンである。この5,985.133トンを毎時重油消費量7.71トンで割った、航続可能時間は776.2時間。これに公試基準速力15.91ノットをかけた航続力は12,350浬となる。これが16ノットで11,000浬以上という数値の内訳である。
 つまり、設計上求められた航続力を満たすには、4,200トンの搭載燃料で充分ということが判明したのである。これは、万が一航続力に不足が生じては大問題という判断から、艦艇基本設計責任者である福田技術大佐の知らぬところで、機関設計者の首脳陣が「余裕」を持たせた結果であった。この結果、艦が必要以上に大きくなった。松本喜太郎によれば、過剰な航続力については、これを予備浮力の増大、副砲防御強化の代償重量とする対応が取られ、燃料搭載量の減少が図られた上、影響の少ないものについては重油庫配置の変更も実施した。

 主砲 

45口径46cm3連装砲を艦橋の前に2基、後ろに1基の計3基9門を搭載している。

大和型最大の特徴と言える46cm砲は、海軍の要求や海外の情報から様々な案が検討された。

 搭載の経緯 
巨砲により敵をアウトレンジする思想は帝国海軍に早くから根ざし1910年（明治43年）巡洋戦艦金剛に当時世界最大の36センチ砲を採用したときに始まる。長門に41センチ砲を搭載し48cm砲を試作したところでワシントン軍縮条約により休眠状態に入った。
1930年（昭和5年）ごろから再び46cm砲の研究が関係者の間で秘密裏に進められ1933年（昭和8年）より開発に着手した。

1935年（昭和10年）4月から砲身、砲架、砲塔基本計画が開始され、1936年（昭和11年）6月より砲架の製造が始められ10月には砲塔の一部試製が実施された。そして新戦艦には41cm砲よりも弾道性に優れ、短時間に決定的打撃を有利とする46cm砲を搭載すべきと結論付け、軍令部第一部の裁可を得た。また機密保持のため「九四式四〇センチ（サンチ）砲」と呼称した。戦中のアメリカは大和型の主砲口径について確証を得ることができず、長門型と同等の40cmを有力視しつつも、46cmの可能性も考慮していた（詳細は後述）。アメリカ側が詳しい口径を知るのは戦後の事であった。

 特徴 

 射程 
大和型戦艦が搭載した45口径46cm3連装砲の最大射程は42,026mで、米国の同世代戦艦ノースカロライナ級、サウスダコタ級の搭載する40.6cm45口径砲 Mk.6の射程距離33,740m、40.6cm50口径砲 Mk.7を搭載したアイオワ級の射程距離38,720m、英国のキング・ジョージ5世級が搭載した35.6cm45口径砲の射程距離37,100mなどを上回っていた。後述するアウトレンジ射撃の項目に書かれている通り、水平線を越える射撃には航空機による観測が必要であった。46cm砲弾は、初速780m/秒(2,808km/h) で発射され、距離20,000m（仰角12.43度、落角16.31度）では522m/秒、30,000m（仰角23.12度、落角31.21度）では475m/秒（時速1,710km/h。音速の1.4倍）で着弾した。主砲を最大仰角45度で発砲した場合、弾丸の高度は距離25km付近で11,900mに達し、一時亜成層圏に達する。砲塔の旋回速度は毎秒2度（3度説もある）、砲の俯仰速度は毎秒10度（8度説もある）とされている。なお、凌波性向上のために、艦首に強いシアーを付けたため、1番砲塔は前方射撃（正面より左右へ各30度）では、仰角5度以下での発砲が行えなかった。砲身は200発の発射で交換することになっていたが、これは砲身そのものではなく、傷ついた内筒のみである。船体の傾斜角度が5度を超えると、砲塔が旋回できなくなったという。

46cm砲に対応した防御を備えた戦艦は他国に存在しないため、通常の戦闘距離で発射された砲弾が命中したなら、いかなる敵戦艦の防御をも貫通し得た。なお黛治夫元大佐が砲術学校教官時代に教材として作成した「廃艦所要弾数」では46cm砲命中で戦艦なら9-12発で廃艦となるとされた。これは戦前に行われた燃料や弾薬を搭載しない廃艦に対する実験射撃に基づいて作られた資料である。

世界最強の艦載砲といわれる46cm砲だが、サマール沖海戦後の戦闘詳報によれば、「主砲の発射弾数は170余発に過ぎず（中略）平素1門あたり4ないし5発の教練射撃でも、故障が絶無なることは希なるを常とする」という状態であった。同詳報はサマール沖海戦について「今回は海戦期間中、一度の小故障も起こさずに使用できた」と記載していることから、信頼性に問題があると認識されていた。

1944年6月2日に大和・武蔵が距離35,000mで実施した砲撃訓練(射法は一斉打ち方)で砲弾の散布界が800m - 1000mと大きくなってしまい問題となった。だがその後の訓練により9月に行われた距離35,000m～36,000mの目標に対する全砲による斉発射撃訓練で、散布界300m（遠近）に縮小し、9月27日の砲術研究会でも「散布界著しく縮小」と報告されている。

信濃の三番砲塔を調査した米軍は「日本独自のもので、英米戦艦より簡略な構造で機能する。作業の安全性と迅速性は作業員の訓練に依存し、全体的に安全に関する過剰な要素が設計に含まれ、非常に重い」「保守管理に大量の潤滑油が必要」と評価している。しかし、戦艦クラスの大口径砲では諸外国でも同様に故障が発生している。たとえば、米アイオワ級戦艦においては、主砲弾の爆発事故が起きており多数の死傷者を出している。また、レイテ沖海戦における10月25日未明のスリガオ海峡海戦では、西村艦隊を迎撃した米第7艦隊の戦艦6隻に様々な故障が生じ、ウェストバージニアと カリフォルニアでは数基の砲塔が射撃不能になっている。イギリスにおいてもビスマルク追撃戦において、各戦艦が頻繁な主砲の故障に悩まされている。

 発射速度 
46cm主砲の装填速度は29.5 - 30.5秒とされている（下記）。つまり最大仰角45度で発砲した場合は、装填角度の3度から45度に砲身を上げるのに4.2秒、下ろすのにも4.2秒かかるため、次弾発射までに単純合計で37.9 - 38.9秒を要する。これが通説における発射速度40秒/発である。想定戦闘距離である30,000mであれば、砲身の俯仰にかかる時間が減るため、34 - 35秒程度（通説による発射速度1.8発/分である）、20,000mであれば32 - 33秒/発程度で発射可能と考えられる。しかし、遠距離射撃においては着弾観測における修正必要度が高いため、この速度で砲撃を行うわけではない。黛治夫によれば、30,000mで射撃すると、弾着するまで50秒かかる。初弾弾着を観測したのち修正を行い、第一射撃から約1分で第二射撃を行う。同様に砲弾の飛翔と観測・修正を繰り返し、3分後に第三射撃を行う。たとえ30 - 40秒/発で装填が完了していても、弾着の修正を行わないまま撃っては意味がないからである。黛は、大和型が第一命中弾を出すまでに必要な時間は5分と計算した。

大和型戦艦の装填速度29.5 - 30.5秒/発は、ビスマルク級戦艦の26秒/発（仰角4度。ただし、装填角度は2.5度）や米新型戦艦のマニュアルにある30秒/発と大差ない。とはいえ、米戦艦ノースカロライナは訓練により、マニュアルの半分である15秒/発を実戦で記録している（ナウル島への艦砲射撃のケース。だが人身事故の発生もあり、瞬発信管装着の際には特に「安全上の見地から、発射時間を遵守」の旨の指示が砲術長より出されてもいる。また機構的には長門型戦艦も16秒/発で装填することは可能）。こうしたことからも、発射速度は訓練度や戦況で左右される可能性のあるものであり、目安でしかない。

現実に、実戦において各国戦艦はカタログ上最速速度ではなく、1分/発程度で砲撃を行っていることが多い。つまり、通説で語られる「米国のアイオワ級戦艦の射撃速度が30秒/発とされているので、40秒/発の大和型戦艦よりも手数で有利」のように、単純に論じられるものではないが、大戦中にそれだけ使用できなかった事も事実である。下記に主砲の発射に要する時間の一例を列記する。

Firing cycle at +3° elevation
Open breech : 2.0-2.5sec
Move shell loading bogie forward : 3sec
Ram shell : 3sec
Withdraw rammer + return bogie : 5sec
Moving charge cylinder + rammer load position : 3sec
Ram charge : 3sec
Withdraw rammer : 3sec
Return charge cylinder + rammer : 3sec
Close breech : 2sec
Recoil and run-out : 2.5-3sec
Total : 29.5-30.5sec
Elevating speed max : 8°/sec
Training speed max : 2°/sec

 砲弾 

大和型戦艦を含む当時の日本戦艦・巡洋艦は、対艦用として九一式徹甲弾およびその改良型である一式徹甲弾を、対空用（および対地・対軽装甲艦船用）として零式通常弾および三式通常弾を搭載していた。46cm砲の場合、砲弾全長は九一式が約2m、三式弾が1.6m。砲弾重量は九一式および零式弾が1,460kg、三式弾が1,360kgであった。1門の搭載定数は当初100発、1砲塔300発が考えられたが、実際の設計では1門あたり120発＋訓練用砲弾6発に変更された。

九一式徹甲弾は水中弾道を考慮して開発された物だが、適切な砲戦距離が必要であるため実戦で命中した例は少なかった｡また弾体強度の不足から、砲弾径の9割以上の厚みがある表面硬化装甲に対し、撃角25度以上で命中した場合に破砕されてしまうという問題があり、大和型戦艦では被帽の取り付け方法を是正している。

一式徹甲弾では、上記の被帽取り付け方法の改善に加え、弾頭部への染料充填を行ったとされている。能村によれば、大和は無色、武蔵は水色、長門は桃色であった。このほかに弾体強度を強化したという説もあるが、定かではない。また染料の充填は、一式徹甲弾以前の砲弾でも広く行われていた。

零式通常弾は榴弾、三式通常弾は榴散弾である。信管はいずれも調停秒時を0秒（瞬発）から55秒まで可変で設定可能な零式時限信管を使用した。炸裂時の危害半径は零式弾の方が大きく、どちらがより有効かについては当時の資料でも意見が分かれている。零式・三式通常弾とも、制式採用は1944年（昭和19年）であったが、1942年（昭和17年）中期以降から、限定的に実戦使用されていた。

大和の主砲弾は、日本各地に数は少ないが保存されており、実物をみることも出来る。清水芳人（大和副砲長）が名古屋市護国神社に奉納したものは、実物とされる。

 照準機構 
主砲管制射撃の要となる九八式方位盤照準装置（戦艦比叡に先行搭載し、性能を確認したもの）は、艦橋最上部の主砲射撃指揮所（トップと呼ばれた）に設置されている。敵との距離、敵の速度等を測定する測距儀はその下にあり、日本光學製で、艦載用としては世界最大の15.5mの基線長を持ち、一基で三つの距離データが得られ、その平均値がとられた。以上の機器から得られた、基準方位、彼我の距離、双方の速度に加えて、地球の自転速度、風速、気温、湿度、装填される火薬量などの数値を入力して、最終的な敵艦の未来位置に向ける主砲の仰角、方位の修正値を計算する射撃盤（九八式射撃盤改一、一種の機械式アナログコンピュータ）が、船体の装甲内、第一砲塔と第二砲塔のあいだにあった第一発令所に設置されていて、重さは4tあった。九八式射撃盤改一は計算射程50,000m、実用射程41,300m、敵艦速力40ノット、自艦速力35ノットまで対応していたが、地球の自転に対応する関係から、作戦海面を北緯55度、南緯20度以内（サハリンの北端からニューカレドニア島まで）に限定して調整されていた。砲塔側の方位、仰角の受信は角度通信機（セルシン）で行われ、斉射の引き金は主砲射撃指揮所の方位盤にあった。

九八式方位盤照準装置を設置した主砲射撃指揮所は、後部艦橋として予備が設置されている。ただし後部艦橋の測距儀の基線長は10mである。また、各砲塔にも15.5m測距儀が一基ずつ、加えて潜望鏡式照準鏡が設置され、砲塔単独でも射撃ができたが、方位盤を用いた管制射撃より照準に手間がかかり、位置が低いので遠距離は測定できなかった。また、司令塔にも、前部主砲のみに対応した潜望鏡式の簡易な方位盤照準装置が設置されている。

方位盤は防振架台の上にあったが精密機械だけに衝撃には弱く、武蔵はレイテ沖海戦で、前檣楼トップの主砲指揮所の射撃盤が一発の魚雷命中の衝撃により旋回不能となっている。レイテ沖で武蔵と運命を共にした艦長猪口敏平少将の遺書には耐衝撃性を上げるよう改善する必要があると記されている。

 搭載レーダー 
最初に電探を装備したのは武蔵で就航して直ぐの1942年(昭和17年)9月に二一号電探が15ｍ測距儀の上に装備された。大和は1943年(昭和18年)7月に二一号電探を測距儀上に装備し、同時に前二二号電探も前檣楼上部両側に2基装備した。武蔵も同様に二二号電探を装備する。さらに1944年に入り大和の後檣に一三号電探2基を取り付け全部で5基の電探が設置された。
二号一型電波探信儀（二一号電探、対空見張用）
1942年（昭和17年）10月、武蔵の電探の調整と操作訓練を行っていたところ武蔵砲術長が水上射撃にも使えるよう要求した。本来射撃用の精度は無いが応急的に改造することになった。ブラウン管は80ミリだが改造により目測で500ｍ程度の誤差で目標を補足し遠距離なら測距儀と同等程度の精度が出せるだろうという判断だった。しかし実際に作動させて比較すると電探は1000ｍもの誤差が生じ、同艦の15ｍ三重測距儀の誤差150ｍと比べて大幅に劣っていた。報告書は海軍技術研究所に送られた。1942年10月28日の最初の砲撃実験では衝撃により多数の部品が破損してしまい主砲射撃の衝撃に耐えるように各部の改造が実施された。
1943年（昭和18年)8月完成、波長150cm、出力5kW、測距精度1-2km、測角精度3-5度、重量840kgで、航空機編隊を120km、単機を70kmで探知する能力を持っていた。。
二号二型電波探信儀（二二号電探、対水上見張兼射撃用）
当初は受信機の作動が非常に不安定であり、空中線の切替装置も不完全であったが、1943年7月の大和での実験では、戦艦35km、駆逐艦16km、潜望鏡5kmで探知、副砲弾が15000mで着弾した時には水柱も確認している。しかし依然として取り扱い困難であった。
1944年1月にオートダイン式受信機が完成し7月に各艦艇への装備が行なわれた。更に8月に鉱石検波スーパーヘテロダイン受信機が完成し安定化対策が成功し、洋上でも機器を最良状態に調整できる様になった。そこで研究技術陣を南西方面に急派し昭商（シンガポール）工作部で全艦隊に新受信機の工事を行なった。
1944年（昭和19年)9月完成、波長10cm、出力2kW、測距精度500m、測角精度3度、重量1,320kgで、戦艦を35km、駆逐艦を17kmで探知する能力を持っていた。。

一号三型電波探信儀（一三号電探、対空見張用）
小型軽量で信頼性も高かった。
1943年（昭和18年)3月完成、波長200cm、出力10kW、測距精度3km、測角精度10度、重量110kgで、最大有効距離は航空機編隊120km、単機60kmであった。
三号二型電波探信儀（三二号電探、対水上射撃、大型艦または陸上用）
1944年（昭和19年）3月、海軍省で「水上射撃用電波探信儀対策会議」が開かれ従来の電探の重量容積の制限を全て撤廃することとなった。研究陣は全力を挙げ8月に試作を完成させ軽巡木曽で試験を行った。完成時に日本艦隊の大部分はシンガポール方面に集結しており大型の電探を南方に輸送する手段は無く艦艇に装備することはできなかった。
1944年（昭和19年)9月完成、波長10cm、出力2kW、測距精度100-250m、測角精度0.5度、重量5,000kgで、戦艦を35kmで探知する能力を持っていた。

実戦での成果
レイテ沖海戦までは「電探射撃は、距離測定はともかく、方位角測定が当てにならないので、難しい」とされていた。だが、サマール沖海戦後の戦闘詳報では、航空機、もしくは味方水上艦艇の観測補助があるという前提の上で、大和の電測射撃について「主砲の電測射撃は距離20キロ程度にあった目標（護衛空母または駆逐艦）に対して実施、精度良好（方位誤差3度以内）で射撃手段として有効と認められる」との戦訓が出されている。
サマール沖海戦において大和は煙幕越しに電測射撃を行っている（主砲射撃手の村田兵曹長の手記に記載あり）。しかし、村田においても大和においても、初のレーダー単独測距の射撃であり、戦果の確認方法が無かったため、数回の砲撃で攻撃を中止している。砲弾が至近距離に落下したという米側の記載もあり、精度はある程度出ていたという説もある。

 砲塔 
三連装砲塔が三基設置されている。設計に当たっては基礎条件がおおむね定められていたが、その一つに発射速度を1分に2斉射（30秒に一発）とすることが含まれていた。従来の艦載砲では、1分間に2斉射とすることは戦闘射撃では5、6発までは可能であったが、それ以後は弾庫及び火薬庫内の運弾及び運薬の点から、発射弾数につれて斉射間隔が徐々に伸びて行くことなどの問題があった。そこで弾丸や装薬の格納・運搬、揚弾、揚薬装置に関する部分の設計には新方式を取り入れることになった。弾丸の格納・運搬に関しては、従来は砲塔の固定部に弾庫を設けて砲塔旋回部に運弾していたが、46cm砲では搭載全弾数の約半数を旋回部にある上下二段の給弾室に縦置きに格納し、運弾は一列に並んだ弾丸を水圧装置で一挙に前進させる仕組みであった。揚弾は揚弾筒を用いた一段ずつの押上げ式を採用して速度を向上させた。装薬の格納・運搬はそれまで造船設計者にはあまり考慮されず、運搬担当者の疲労などの問題があったが、46cm砲では軽合金製円筒型火薬缶を固定部の火薬庫に収納し、取り出しを容易にするため前方に傾斜をつけて7段に積み重ねるなどの工夫を行い、能率の向上を図った。揚薬装置は釣瓶式として、揚薬筐を巻き上げ機で給薬室から砲室まで一気に上昇させる方式に改めた。弾丸及び装薬の装填装置にも改良が施された。従来の大口径砲の弾丸と装薬の装填装置は共通の一装置であり、装填にあたっては弾丸を一操作、装薬を二操作の計三操作であったが46cm砲では弾丸・装薬を一操作ずつ、計二操作で終わることになり、発射速度の向上に寄与した。

動力には艦政本部第5部（機関部）が、スイスのブラウン・ボベリ社から購入したタービン駆動多段遠心喞筒（ポンプ）を独自に改良したタービン喞筒が用いられた。砲塔部の開発研究が始められた1935年10月頃、海軍きってのタービンの権威と言われた北川政技術少佐以下数名が中心となり、広海軍工廠に保管されていた吐出圧力70kg、吐出水量40kg/時の力量のタービン駆動多段遠心喞筒に対して、さらに徹底的な実験研究を行った上で、種々の改善を重ねて整備した。1000水馬力の喞筒が試製された後、1937年に曽我清機関少佐に研究は引き継がれ、目標の5000馬力に相当する1200kg/時を達成した。数次の改造の後、軍艦「比叡」に搭載され、36cm砲塔の動力として実用実験を実行し、その結果がおおむね所期の通りとなったため、引き続き供用の喞筒を「大和」「武蔵」用として、一艦当たり四基（一砲塔一基ずつと予備一基）、合計八基を完成した。砲身の俯仰様式は各砲身が速度八度/秒で俯仰した。大和型戦艦のタービン喞筒は、砲塔旋回部重量約2510トンを戦闘に支障なく旋回させ、所期の性能と信頼性を十二分に発揮した。戦後、日本海軍の砲熕技術を調査したアメリカ海軍技術調査団は、この水圧喞筒に驚嘆したと言われる。

砲塔旋回装置は砲の口径が大きく、且つ三聯装で旋回部に弾丸を多数格納するので、一個砲塔部の重量が従来の大口径砲に比較して甚だしく大きかった。旋回装置の設計の難点は、この大きな重量で全速で旋回している砲塔を、急に停止したり反転したりする場合に鋭敏に作動させることや、左右砲のいずれかが発砲した場合、その反動で砲塔が旋回するのを阻止することであった。設計担当者の斎尾慶勝技術大佐（のち中将）は、辻豊・川瀬義重両技師らの献身的な協力を得て、長い期間をかけてこれらの技術的な問題を克服した。また、従来の大口径砲塔の旋回装置は転舵、動揺中の射撃において、砲耳軸傾斜修正に欠点があったが、46cm砲塔では恐らく世界一と見られる主旋回装置（500馬力水力発動機）の他に約100馬力の整動機式の別個喞筒を設け、大動力を要する時にこの補助旋回装置を併用することによって修正の速度を改善した。

砲塔の旋回は180秒/1回転で、砲塔の構造は独創的で新形式が多かった。しかもその全てが大型・大重量で作業管理には苦労があった。砲身重量は165.76トン、旋回部重量は2265トン、固定部重量は299トンであった。

 主砲配置 
主砲配置に対して、20種類に及ぶ案が検討された。大別すると
 前方集中配置
 連装主砲による前後配置
 連装主砲2基と3連装主砲2基の混在配置
 3連装主砲の前後配置
の4種類である。

前方集中は装甲を集中配置できるため、重量的に有利と考えられた。しかし、実際に検討して見ると分散配置と大差なかった。現実に集中配置を採用したネルソン級戦艦では、前方に重量物が集中したことにより、極端に操縦性が悪化し、艦隊所属のタンカーであるネルソル、ロドルの名前で揶揄されるほどであった。また、ネルソン級では発砲の爆風により、後方射撃時に艦橋など上部構造物にダメージが及んだとの報告があり、主砲射界の問題点もあるため、集中配置は採用されなかった。とはいえ、集中配置を採用したダンケルク級戦艦、リシュリュー級戦艦や利根型重巡洋艦では操艦性や爆風の問題は指摘されておらず、現実に採用された場合、どうなったのかは不明である。なお、連装砲塔は重量バランスに優れていたが、1門ごとの必要重量が3連装砲に劣っていたために採用されず、最終的に3連装3基9門となった。平賀譲は4連装砲塔と連装砲塔など、異種砲塔の組み合わせにこだわっていたという。

大和型の主砲は、散布界対策（3門同時に撃つと中央砲の弾が両側の弾から衝撃波を受けて弾道がぶれる）のため、九八式発砲遅延装置により左右2門発砲した後、一瞬おいて1門が撃つ機構となっている。この機構を最初に採用したのは20センチ連装砲を搭載する青葉型重巡洋艦であり、単装砲搭載の前級の古鷹型よりも散布界が大きくなった事から、砲弾の相互干渉の問題が発見された。ちなみに大和型戦艦の設計に参加した松本喜太郎は、砲支筒の強度について1砲塔あたり2門の同時発射に耐え得る強度であり、2門同時発射された際に反動力が砲塔機構で吸収された後、支筒に作用する力は3,468tと記載している。しかしながら、大和型の主砲設計に参加した大谷豊吉によれば主砲9門同時発射時の反動力は8,000tであり、すなわち2門同時発射時の反動力は約1,800t、3門同時発射時は約2,700tとなり、これらの反動力が砲塔機構で更に吸収されることを考えると、支筒強度上余裕を持って1砲塔あたり3門の同時発射が可能となる。

 主砲口径 
口径という言葉には砲身の内径と砲身の長さ（口径長）の二つの意味があるが、ここではその両方について触れる。

1934年2月、海軍省は省内に「軍備制限委員会」を設置し、日本及び米英の砲製造能力を比較検討した。委員会は、どの程度の口径、砲身長を新戦艦に採用すれば良いかを検討し、米英についても条約開けに18インチクラスの砲を搭載した戦艦を建造してくる可能性を考慮していた。制限委員会では藤本喜久雄造船少将が20インチ（内径50.8センチ。日本海軍はメートル法できりのいい数字にするので51センチ）砲3連装砲塔4基、速力30ノット、ディーゼル機関という大戦艦を提案した。また、軍令部の一部にも20インチ砲採用を働きかける動きはあり、反対に量産性を考慮して16インチクラスにとどめる動きもあった。問題は、砲身材料製造上必要な鋼塊（インゴット）の製造技術に難があったことである。当時日本で製造可能なインゴットの大きさは160トンであったが、「軍備制限委員会」が作成した比較表によれば、20インチ50口径砲だと240トンの鋼塊が必要となる。原によれば当時の世界記録でさえ、1931年に米国ミッドベール社が記録した200トンであり、艦政本部第一部としては20インチ砲の製造を極めて困難と判断したと言う。

結果、総合的に勘案して46cm砲搭載に決まったが、パナマ運河の存在も影響を与えている（後述）。この間、過重装備の水雷艇が転覆した友鶴事件が発生して藤本造船少将が失脚し、平賀譲が軍艦設計に関与するようになる。

搭載砲を45口径砲（砲身の長さが内径の45倍）とするか50口径砲（同50倍）とするかでも計画時に議論がされている。一般的には、砲身を長くするほど砲弾の初速は大きくなり射程や貫通力が増すが重量増となる。

45口径と50口径の威力比較項目45口径50口径初速(m/s〜2)780820最大射程(m)41,40044,000甲鉄貫徹力垂直（20,000m）566.4mm604.5mm垂直（30,000m）416.5mm465mm水平（20,000m）167.6mm208mm水平（30,000m）231mm249mm

原勝洋によれば、用兵側は50口径を希望したが、50口径の砲身製造のために問題となったのはやはりインゴットの製造技術であった。45口径では1門165トンの重量に対して50口径では200トンを超すと見積もられた。また、この重量増加は排水量の増加にも繋がることから45口径で充分と判断されたと言う。

 爆風対策 
戦艦の主砲発砲時のブラスト圧は、甲板上の人間や搭載航空機などに甚大な被害を与えるため、対策が実施された。大和型戦艦の46cm主砲は特に凄まじく、長門型戦艦の毎平方cmあたり3.5kg（砲口から15m離。2門斉射）に対し、毎平方cmあたり7.0kgである。航空機破壊が0.5-0.8kg、人間が意識朦朧となるレベルが1.16だったことから、この数値が如何に凄まじかったかが分かる。実験では航空機が破壊されるほどで、試算の結果、主砲発射の衝撃波は甲板上のどこにいても人体に致命傷を与える圧力と判明した。大和型が艦載艇と艦載機を艦内に収容出来るように格納庫を配置したのはこの為である。計画時より爆風対策として航空機の格納庫を設けた例は、ドイツのビスマルク級や、フランスのリシュリュー級があるが、艦載艇用の格納庫まで設けたのは、現代に至るまで大和型だけである。

実際に武蔵の公試時に、モルモットを入れた籠を複数配置して主砲発射を行ったところ、爆風で半数以上の籠は跡形も無く吹き飛ばされており、残った籠の中のモルモットも爆圧により形を留めぬほどになっているなど、無事であったものはほとんどなかった。従って、主砲発射時には甲板上で体を露出している者（主に増設の機銃及び高角砲の要員）に対して主砲射撃指揮所から操作するブザーを鳴らすことで退避警告をしていた。1回目で甲板乗員は艦内に退避、2回目の長音の鳴り終わりと同時に発砲するという手段を執っていた。ただし、艦橋最上部防空指揮所の監視兵は退避しなかった。「武蔵」の射撃訓練に立ち会った左近允尚敏（海軍大尉、航海士）は、艦橋トップにいて主砲爆風を体感し、帽子を吹き飛ばされるところだったと回想している。また公試運転で主砲爆風実験に立会った兵員は「檻に入れた犬・猿が全部死んだ。ただ主砲が右舷を向いて発砲した時に左舷甲板にいれば平気だった」と述べている。トラック泊地での演習では、爆風に晒される兵は最初に耳に綿をつめ、その上に耳栓をして、さらに飛行帽子をすっぽりかぶって両耳を覆い、鉄兜をかぶって防御した。

 爆風楯付き高角砲、機銃
 高角砲・機銃には爆風楯が付けられたが、増設機銃・高角砲の一部には施されていない。むき出しの機銃に配置された兵員は、上記のブザーと共に衝撃に弱い機銃の照準器を取り外し、艦内に待避していた。そのため、対空戦闘では主砲発射に伴う要員の待避、爆煙による視界悪化、再配備（これには照準器の取外し、再装着の時間も含まれる）の空白の時間が出来てしまい、隙ができる可能性があった。また艦橋等よりはね出して設置された機銃、射撃指揮装置、探照装置の台座下部も構造支持材むき出しではなく（大和型戦艦以外はほとんどむき出し）、カバーで整形されているが、これもまた爆風で台座がまくれあげられないようにするためであった。
 レイテ湾海戦における武蔵沈没時の戦闘では、戦闘時の騒音と興奮でブザーが聞き落とされ（あるいはブザーを鳴らし忘れ）、機銃員が避退せぬまま主砲が発射されて、死傷者が生じたという目撃証言がある。同海戦では大和でも主砲爆風による負傷者が出た。また沖縄特攻時にも、主砲が艦長の許可を得ずに発射された可能性がある。（詳細は後述）

 パナマ運河通航制限について 
米国は太平洋と大西洋に挟まれているが、軍艦建造の造船所は大西洋側に集中しており、建造された新造艦は通常はパナマ運河を通って太平洋側に出る。パナマ運河を通航するには艦幅を110フィート（約33m）以内に納めなければならなかった。

米国は当初条約型戦艦を建造するが無条約時代に入るとパナマ運河を通航可能な範囲で最も強力な戦艦を建造すると考えられた。艦政本部で研究したところ16インチ砲搭載艦なら50,000トンで速力33ノットが可能だが、18インチ砲搭載艦では60,000トンで速力23ノットとなり低速のため近代的な戦艦にはならないと結論付けられた。

パナマ運河の拡張工事も想定されたが、多大な経費と期間がかかり、さらに工事中は運河の通行に多大な支障を来すため、その直接間接の経済的損失を考慮すれば実施困難と判断された。

運河の通行を断念して大戦艦を建造する場合は、大西洋からの回航に南米回りの航路を使わざるを得ず、時間的な負荷がかかる。さらに大西洋と太平洋に所要の船渠を設け、ハワイ、比島等、前進根拠地の施設に改装などが必要となる。また砲と砲塔は大型になるにつれて急激に設計開発が難しくなり、製造施設は極めて高価で膨大な特殊機械や装置を必要とし、大戦艦の船体以上の費用と長い期間を要する。

仮に米国が18インチ砲を搭載する大戦艦の建造を開始した場合でも、竣工するまで少なくとも5年の優位が保てることの観点から大和型の建造が決定された。

 副砲 

60口径15.5cm砲を採用（世界最大の副砲）。最大射程27,400m、初速920m/s。
艦隊戦で護衛駆逐艦が敵水雷戦隊に対処しきれない場合や、第三次ソロモン海戦での戦艦ワシントンのように、戦艦が独力で敵水雷戦隊を撃退しなければならぬ場合に備えて設置された。
運用成績は、散布界も小さく砲の操作性も高く優秀で、砲術関係者からは傑作艦砲と評価された。

 配置
 60口径15.5cm3連装砲塔を、2番主砲塔後方及び3番主砲塔後方と左右両舷に1基ずつ、計4基12門を装備した。12門の内、9門を片舷に指向できる配置となっていた。大和（1号艦）建造中に主砲が仰角を高くして射撃するとき、その後方で「一段高い副砲（前後）を方位盤で発射すると副砲の弾が主砲の砲身に命中する場合があることが判明して問題となり、（中略）対処方法を当時の電気設計主任が対策を計画したが『大和』完成前の十六年九月に転出した為、成否は知らず、また実現した様子もない。」とある。
 戦局が航空戦に傾倒するに及んでレイテ沖海戦直前に左右両舷の2・3番副砲塔が撤去され、大和は12.7cm連装高角砲6基に換装された。武蔵は高角砲の搭載工事がレイテ沖海戦までに間に合わず、25mm3連装機銃6基が追加されたと言うのが通説になっている。左右両舷に多連装噴進砲が一基ずつ搭載されたと証言する右舷高角砲指揮装置勤務兵もいる。大和型の艤装改良は幾度も行われているが、最も外観が変化したのはこの左右副砲の撤去前と撤去後といえる。
 性能
 最上型軽巡洋艦が重巡洋艦に改装された際に撤去された主砲の砲身を再利用し、砲塔は新造している。性能が向上した駆逐艦に対処するために、近代戦艦としてはリシュリュー級、ヴィットリオ・ヴェネト級、ビスマルク級と並び、最大級の口径であった。
 当初、戦艦の副砲であるため、その最大仰角は30度にすることとなっていたが、対空射撃を可能とするために、最上型と同じ55度までを可能とした。これに伴い、建造中に射撃装置の改正を行っている。
 ただし、大和型戦艦に搭載した15.5cm砲は、仰角75度/毎分7発の発砲（最上型では仰角55度/毎分5発）が可能だったという説も見られる。この15.5cm砲は対空射撃を念頭に置いたもので、最大仰角75度/射撃速度毎分7発で設計されていたからである。これは、当初の砲塔構造図に高角弾用揚弾機が見えることからも、確かである。なお最上型新造時には、砲塔の重量軽減が求められた結果、対空用揚弾筒の装備が取りやめられており、簡易両用砲となっていた。こうしたことから新造時には対空用砲弾も準備されていなかったが、1939年度（昭和14年度）の演習以降、平射砲でも対空射撃を行うこととなり、吹雪型駆逐艦での演習結果から、対空用砲弾として零式通常弾と三式通常弾が開発された。
 この15.5cm砲の最上型での実績は「斉発時でも斉射時と同程度に散布界が狭く、射撃指揮も容易だが、内部が狭く、斉発時の射撃維持速度が8インチ砲以下に落ちることがあった。また、機構が脆弱で故障しやすかった」と評価されている。大和型戦艦への搭載時にこうした問題を解消したという可能性はあり、大和型副砲は搭載時に対空見張り用として使用できるよう、砲塔容積を増して、対空揚弾筒や信管秒時調定機の装備、砲塔測距儀の改修が行われていたという説も見られる。実際、レイテ沖海戦後の戦闘詳報で他艦で見られる「砲塔測距儀（もしくは観測窓）の最大見張り可能仰角が足りないため、対空射撃に不適」という指摘は、大和型副砲には見られない。一方、清水芳人(大和副砲長)によれば、艦橋の副砲指揮所の窓が狭く、対空射撃には向いていなかったと回想している。
 大和から降ろした副砲は、呉市の南方、阿賀町冠崎の丘上にB-29迎撃用の高角砲として設置された。最上型の試作砲塔との説もある。この砲は呉市大空襲時に、市内の高射方位盤射撃指揮装置が破壊されたため、発砲せずに終戦を迎えているが、この際には最大仰角75度が可能だったとされ、75度で発砲した場合、最大射高18,000mに達したとされている。また他にも、この15.5cm砲は陸上砲台として多数が単装砲に改装され、中には最大仰角60 - 70度の高角砲台とされたものもあった。海軍技術研究所では島田実験所（現在の島田理化工業の前身）にて、マイクロ波により航空機を迎撃するZ兵器の研究を行っていたが、大型のパラボラアンテナを旋回させる台座として、大和から撤去された副砲の旋回部分を流用し工事が進められたが、島田実験所が空襲被害を受けたことで頓挫した。
 上記のように対空射撃も可能であり、レイテ沖海戦では、副砲は主砲と共に高角砲の射程外にある敵機編隊に対する長距離対空戦闘用として使用された。1944年（昭和19年）10月24日の対空戦闘では、武蔵の副砲は203発もの対空射撃を行っており、これは同じ日に大和が行った高角砲射撃の頻度を上回るものであった（武蔵の副砲が1門辺り33.8発（203発/6門）、大和の高角砲が1門辺り32.6発（784発/24門）。同海戦で行われた大和型戦艦副砲の対空射撃は、武蔵が上記の通り203発、大和が383発（異説あり）の計586発にも及んでおり、レイテ沖海戦後には対空用砲弾として用いられる零式通常弾の搭載定数が50発から100発に増加されている。
 近距離で副砲を対空射撃に使用した結果、その爆風により特設機銃に被害を与えた形跡もある。最上型軽巡時代でも、背負式の2番砲塔を仰角12度以下で発砲すると、1番砲塔内部が破損するので発砲が禁止されているほどの爆圧があった。海戦後の戦訓報告でも、25ミリ単装機銃について「主砲副砲の爆風もあって、装備可能な位置が少ない」とされている。こうしたことから、当時の武蔵搭乗員の回想では「主砲発砲の爆圧で目の前が真っ赤になり」という証言が見られるが、その時実際に発砲していたのは副砲だった可能性もある。

 対空兵装 
大和型の対空兵装は、最終時においては証拠となる資料が発見されていない。終戦時、大和型に関する資料がほぼ全て焼却されたことによりこのような問題が起きた。大和に関しては、1945年（昭和20年）4月5日に停泊中の姿を米軍偵察機から上空撮影した写真が21世紀初頭に発見され、その解析結果によっては最終時の対空装備が確定する可能性がある。
 高角砲

 大和型戦艦は主砲発砲時に爆風から兵を守るシールドをつけた四〇口径八九式十二糎七高角砲A1型改三（12.7cm高角砲）を搭載している。1944年（昭和19年）に対空兵装強化が各艦艇に実行されたが、この時、大和型戦艦に対しては副砲全てを撤去し、代わりに12.7cm連装高角砲を合計40基（80門）とする案が研究された。しかし、兵器の準備が不可能なことから、両舷の副砲のみを取り去って高角砲6基12門を増強することになった。この際に爆風避け楯の準備が間に合わず、大和では搭載高角砲の爆風楯を増設高角砲に移している。しかし、武蔵はこれすらも間に合わなかった。
 副砲撤去の部分に、大和は12.7cm高角砲を両舷に各3基計6基増設したことが明らかとなっているが、武蔵に関しては工事が間に合わず、25mm3連装機銃を載せたという意見が多い。何も載せなかったという説もある。対空噴射砲弾を2基設置という証言もある。
 性能面では、八九式12.7cm高角砲は旋回速度・俯仰速度に時間を要する上に、射撃速度があまり速くなかった。カタログ上では最大毎分14発を発射可能であり（20発発砲したという例も報告されている）、1933年（昭和8年）の『砲術年報』でも「訓練すれば毎分12発で撃てる非常によい砲」と評価されているが、雷撃機の撃退を主眼とした長距離対空砲として設計されたこともあり、最大射撃速度を発揮できるのは仰角30度の状態で、仰角がそれ以上でもそれ以下でも射撃速度は低下した。1939年（昭和14年）に実施された対空演習の実績でも、本砲は1分間に7、8発発射できればよい方であり、信管調定機の誤差が大きいことも問題とされていた。実際に大和の戦訓報告では、砲の射程や威力に不満はないものの「砲が重すぎるため、高速機への対応が不十分」であり「できれば一〇高（秋月型駆逐艦で採用した長10cm高角砲）程度のものを両舷2群ほど増設してほしい」と要望されている。高角砲の弾薬庫は艦中央の主要防御区画内部にあり、電動揚弾筒で高角砲甲板まであげられ、最終的に砲員が受取って担当高角砲まで運び、装填した。
 射撃には、対空射撃指揮装置でコントロールされる方式と、各砲が個別に照準・射撃する方式（非常時）の二種類がある。射撃指揮装置の射手が引き金をひくと、準備の出来ている砲が一斉に射撃を行う。武蔵最後の戦闘では、第二次空襲時に右舷高射指揮装置が被弾の衝撃で故障してしまい、以後各砲照準射撃となった。
 搭載機銃
 大和型戦艦は艦橋両舷に13mm機銃を装備していた。その他、艦全体に単装機銃を配備していたという説があるものの、門数や配置は不明である。「大和」最終段階の機銃装備数は、今のところ、写真解析により判明した「25mm3連装機銃52基（156門）、同単装機銃6基（6門）、13mm連装機銃2基（4門）」というものが有力視されている。
 大和型戦艦の主力となった機銃は、九六式二十五粍高角機銃（25mm機銃）である。性能面では、旋回・俯仰が比較的容易で、3連装型でも高速目標の機動に追随して射撃できたとされている。レイテ沖海戦や沖縄戦での戦訓報告でも「敵機に多数の命中弾を与えた」と記載されているが、その一方で「有効射程が 1,500 - 3,000m程度と短く、射撃速度もやや遅いこと」また「小口径のため、敵機に命中した場合の実害が少ないこと」を問題視されている。ただし、これについて撃たれた側の米軍は高く評価している。
 機銃群指揮用の九五式射撃指揮装置に関しても、増設されたのは確実だが、数や位置は不明である。爆風除けシールド付の機銃は管制型、覆いがなく砲員が露出する機銃は最初から各砲個別照準タイプである。管制射撃の場合、射撃指揮装置の照準手が敵機を追尾すると、機銃のモーターが自動的に動き、発砲する。砲員は15発装填弾倉（4秒で1ケース消費）を装填し、射撃装置からの回路や電力供給が断たれた場合のみ、個別照準・射撃を行う。

 航空兵装 
大和型は日本戦艦で唯一、建造時より航空機搭載が考慮された艦型である。露天で繋留すると、主砲発射の爆風で確実に破壊されるからである。航空兵装は船体後部に集中していた。まず、第三主砲塔から艦尾にかけての最上甲板の下に、上甲板と中甲板の二層にまたがる飛行機格納庫が設けられている。内部の詳細は不明だが、格納庫内で撮影した集合写真が残っている。大和型はこの格納庫に制限一杯に水上機を搭載した事はなく、トラックに赴く際には格納庫に物資を満載して倉庫として使用された。また艦後部外舷側に小型艇の格納庫があり、防水扉で閉じられている。小型艇格納庫は第三主砲塔砲身位置の開口部から、後部艦橋付近まで艦内に延びていた。艦尾に張り出した部分に天井走行クレーンを設置し、小型艇を海面から吊り上げると艦内に引き込む。内火艇とカッターの総搭載定数は不明だが、「内火艇11隻、カッター5隻」という証言や、15m長官艇、内火艇、水雷艇2隻、12mランチ6隻搭載という再現図面がある。

格納庫には両開き式の鉄扉があり、被弾に備えた。艦載機は格納庫を出たあと開口部（レセス）に移動し、大型ジブクレーンで吊り上げられて最上甲板に降ろされる。開口部にエレベーターがあったという説もあるが実際には設置されておらず、開口部左舷側に急角度の階段（ラッタル）があった。搭乗員の推定で、幅10m、横12mあった。岩佐（大和偵察員）は、この開口部への直撃弾が大和の中甲板で直接炸裂して、舵やスクリューを破壊するのではないかと懸念していた

艦尾甲板には、艦載機発艦の為の呉式二号五型カタパルトが艦尾両舷に1基ずつ、計2基設けられていて、揚収用の大型ジブクレーンも艦尾に1基搭載している。石川島播磨重工製クレーンは、使用加重6トン、最大使用半径20メートル、旋回角度300度、巻き上げ速度（6トン時）15メートル／分の性能を有しており、飛行機の揚収以外にも、物資の積み込み、通船の揚収に使用された。

大和型戦艦の当初計画であるA140では、艦の後部に搭載機格納庫が描かれ、そこには主翼を後方に折りたたんだ6機の航空機が存在する。この航空機は、1930年（昭和5年）の『所要航空機種及性能標準』に「偵察兼攻撃機」として記載されている、水陸互換の艦上攻撃機を水上化した三座水偵（後の九四式水上偵察機）と考えられる。当時、後の零式水上観測機のような複座の専用観測機は試作発注もされていないことから、大和型戦艦の原案では、三座水偵6機搭載を予定していたことは、ほぼ確実である。実際に建造が開始された1937年（昭和12年）には、前年の『航空機種及性能標準』を反映して、搭載機は十試観測機（後の零式水上観測機）に変更されている。

実際に搭載された零式水上観測機は、九五式水上偵察機と同程度の折りたたみ寸法を得られるため、このような問題は起こっていない。ただし零式水上偵察機については、三座であることなどから、機体の折りたたみサイズが大きく、大和型戦艦格納庫への搭載はあまり適していなかったとされている。なお、竣工後の大和に最初に搭載された機材は九五式水上偵察機である。これは第二一航空廠あてに「一号艦用に、至急九五式水上偵察機を2機、12月10日までに組み立てるように」という内容の電文と、その返信が残っているからである。この九五水偵はカタパルトの試験に使われたと考えられる。

また、主力艦（戦艦）搭載の水上観測機と平行して、急降下爆撃も可能な十二試二座水上偵察機の開発が指示された。1937年（昭和12年）3月25日に行われた十二試二座水上偵察機と十二試三座水上偵察機の計画要求審議によれば、水上観測機と二座水上偵察機の機種統合を前提に十二試二座水上偵察機6機を大和型戦艦に搭載できないか、という問答が行われている。ここでは、大和型戦艦の格納庫は（機体の折りたたみサイズが小さい）九四式水上偵察機6機を想定しており、収納庫入口の大きさを大きくすると、爆風の圧力に対する強度の保持が困難なことから、5機までしか搭載できない、という結論が出ている。つまり、大和型戦艦の航空艤装は、九四式水上偵察機、及び零式水上観測機の搭載を基準に計画され、十二試二座水上偵察機搭載を予定して小改修を施したものである。なお、十二試二座水偵は要求性能を満たすことが出来なかった。

水上爆撃機と偵察機の統合は、後の水上偵察機「瑞雲」において実現する。1944年（昭和19年）10月16日、海軍航空本部作成の『空母及搭載艦関係現状報告資料』には大和型の搭載機を「瑞雲20機に増強のことを準備中」と記載されている。しかし戦局の悪化により実行されなかった。

搭載機は弾着観測用の零式水上観測機（零観）及び索敵用の零式水上偵察機（零式三座水偵）で、搭載可能機数は計6機（一説には格納庫に5機+露天繋止2機の計7機）とされている。これらは、主砲発砲時の爆風対策のため、全機が艦内に格納できた。6機もしくは7機とされるのは、搭載機材の違いが影響としていると考えられる。機材のサイズとしては、搭載機が零式観測機のみなら、格納庫内に6機、カタパルト上に2機の計8機が搭載できる。レイテ沖海戦では、大和は4機（大和所属2機、長門所属1機、保管機1）、武蔵は5機（武蔵所属2、長門1、保管機2）を搭載していた。大和に戦艦山城の飛行長が乗っており、10月25日未明に大和を発進したという証言もあるが、大和・武蔵が実際に搭載していたのは長門所属機である。「軍艦大和戦闘詳報」では、大和格納庫出入口を含めると零観8機、瑞雲または彗星なら6機搭載可能、零式水偵は格納できないと報告している。

沖縄特攻時には、大和は零式水上偵察機1機を残して、残機を降ろしたという。大和最後の水偵は4月7日早朝に艦を発進し、対潜哨戒の後に日本本土へ戻った。

戦争後半には日本側の制空権喪失にともなって、米軍戦闘機に襲われるとひとたまりもない水上偵察機による弾着観測は極めて難しくなった。特に零式水上観測機は、用兵側から「航続距離不足は致命的」と厳しい評価がでている。レイテ沖海戦におけるサマール沖砲撃戦では、大和は零式水上観測機2機を発進させるも、10分たらずで米軍戦闘機に追い払われてしまった。大和戦闘詳報には、瑞雲6機もしくは彗星6機を搭載した上で、基地航空隊と連携して行動することの重要性が書かれているが、いずれも実現しないまま大和は戦没した。

 防御 

 装甲配置 
装甲配置
主甲帯　410-200 VH
横防御隔壁　前部中甲板　340 MNC　下甲板　300 MNC　後部中甲板　340 VH　下甲板　350 VH
水平防御　中甲板　230-200 MNC　最上甲板　50-35 CNC
魚雷防御隔壁　200-50 NVNC-CNC
弾薬庫　甲板平坦部　230-200 MNC　甲板傾斜部　230 MNC　垂直部　270-100 VH　底部　80-50 CNC
司令塔　側面　500-380 VH　上面　200 MNC　床面　75 CNC　交通筒　300 MNC
主砲塔　前盾　660 VH　側面　250 VH　後面　190 NVNC　上面　270 VH　床面　？　バーベット　560-380 MNC
副砲塔　砲盾　25 HT　支筒　25 DS＋50 CNC
舵取機室　上面　200 MNC　側面　360-350 VC
煙路　380 MNC

 対艦防御思想 （集中式）
大和型戦艦は史上最大の戦艦だが、それでも建造前に中村良三（大将）艦攻本部長から「最小の重量をもって威力最大なる艦船たらしむるには船体、兵器、機関および艤装品の各細部にわたり、容積の縮小と重量の軽減をはかるを要す」と指示されている。技術者の努力と技術的洗練によって世界最大の主砲と防御力を持つわりには小さく作られた艦とされ、福井静夫などの技術者もそれを誇りとしていた。

大和型戦艦の船体主要部は、距離2万-3万mから発射された自艦の46cm砲の砲弾に耐える防御力がある。だが艦全体を重装甲で固めると速力や復原力性能を低下させるため、現実的ではない。従って戦艦は、重装甲で守るバイタルパート（主要防御区画：主砲、火薬庫、発令所、機械室、缶室、発電機、舵取機室、等）と、間接防御で妥協する部分の二つの部分で構成されている。大和型戦艦はバイタルパートを最小化するという集中防御方式で設計されている。これはアメリカのサウスダコタ級やフランスのダンケルク級と同じ設計思想で、横から見たシルエットは前者に、内部構造は後者に似ている。これにより主要防御区画は水線長に対する53%に抑制され、防御の冗長化を回避している。従来日本戦艦は、長門型戦艦63.15%、扶桑型戦艦65.0%、加賀型戦艦55.0%である。主要防御区画の防御力は、砲戦距離2万 - 3万mで自身の46cm砲に耐えうるものとされた。なお防御にあてられた重量と艦の全重量との比較は、大和が34.4（新造）、長門が30.6（新造）であった。

水密区画数は扶桑型戦艦の737区画、長門型戦艦の1,089区画に対し1,147区画と、排水量の増加の割に区画数は増えていないが、これは長門型においては大改装時にダメージコントロールの思想が取り入れられたのに対して、本型は設計時点から検討され、注排水システムも装備したためである（注排水システムについては後述）。また主要防御区画も最小限にまとめられ、そこだけで必要浮力が確保できた。主要防御区画以外がすべて破壊、浸水しても、なお艦舷が水面上を保つということである（リドルド状態も参照）。

 装甲鋼鈑 
大和型戦艦の船体は、舷側上部は410mm（20度の傾斜角により垂直584mm相当とされる）のVH（ヴィッカース非滲炭）甲鉄、舷側下部は50 - 200mmのNVNC（新ヴィッカース非滲炭）甲鉄、甲板は200 - 230mmのMNC（モリブデン含有）甲鉄で覆われていた。また砲塔前楯及びバーベット部は650mmのVH甲鉄、天蓋は270mmである。これは全ての軍艦の中で、最も強固な直接防御である。VH甲鉄は長門型まで用いられてきたクルップ式浸炭（炭和）甲鉄 (KC) にかわって採用されたもので、浸炭を止め熱処理により甲鉄を硬化させている。表面が硬質で割れやすいKCに比べVHは靱性に富み大口径弾の撃力に対して優れている甲鈑である。またKCに比べ生産性が向上している。

主要防御区画の水平装甲は次のような防御要領となっている。
2トン爆弾：投下高度2,200m以下で耐えること
1.5トン爆弾：投下高度2,600m以下で耐えること
1トン爆弾：投下高度3,400m以下で耐えること
800キロ爆弾：投下高度3,900m以下で耐えること

 集合煙突の採用
 前述の小型化成功の一因には、煙突を傾斜させて一本にまとめ、艦橋に排気と熱気が影響を与えるのを防いだ集合煙突の採用がある。もっとも、集合煙突は排煙能力が低いため、日本と仏海軍以外はあまり採用されなかった（強制排煙装置を設置すれば補うこともできたが、大和型には強制排煙装置は設置されていない）。
 煙路防御
蜂の巣状に180ミリ（諸説あり）の穴をあけた厚さ380ミリの蜂の巣装甲板を煙突内部、装甲甲板の高さに設置することで煙路防御を行った。煙路防御自体は長門型戦艦の世代から行われており、従来型の戦艦でも煙突内部に断片防御格子を設置することで、爆弾は防御されていたが、戦艦主砲弾に対応した蜂の巣装甲の採用は世界初であった。
煙突自体にも、根本部分の一部に50ミリCNCの防御が施されていた。これは艦橋から離すために煙突を後方に傾けたため、ここに被弾する可能性が生じたためである。形状から「亀の子アーマー」と呼ばれた。

 水中防御 

大和型の対魚雷防御は水中弾（艦の手前に落ちた砲弾が水中を浅く走り有効弾となるもの）対策を兼ねた装甲と空層によるもので炸薬350kg（TNT相当）の水中爆発に耐えうる構造で有った。当時米英で採用されていた液層式防御（重油層による防御）は採用しなかった。

機関部は艦底まで舷側装甲を延長し、弾火薬庫区画には舷側装甲に加えて炸薬200kgの艦底起爆魚雷を想定した甲鈑を底部に張り、爆圧、爆破破片（スプリンター）に対する防御とした（水中弾効果はアメリカ海軍も1935年頃に実験で効果を確認し、これにより戦艦サウスダコタ級以降の米戦艦も水線下に装甲を設置していたが、ノースカロライナ級以前の米戦艦には水中弾防御は無く、英独仏伊の新型戦艦も水中弾に対する防御を持たなかった）。

液層防御方式は、日本海軍でも1935年頃には水中防御の模型実験を再開し、効果を確認、藤本喜久雄技師などが採用に積極的になっていたにもかかわらず、大和型では採用されなかった。その経緯として、大和設計者のひとり牧野茂は、軍艦設計の重鎮である平賀譲が大正時代に当時の日米戦艦の模型実験の結果から空層防御の日本戦艦に軍配を挙げ、以降その評価を修正しなかったためだと述べている。

牧野は液層防御方式のメリットを次のように述べている。

魚雷の爆発によって生ずる船体構造材等の破片（スプリンター）は、空層防御では3m付近まで相当の破壊力を持ち、防御板、及び水防隔壁に孔をあけてしまう可能性が大きいが、液層防御ではその威力を大いに減じることができる。（牧野は大和ではこれだけが水中弾防御甲鉄で代用できるのみであるとしている）
防御隔壁に加わる爆圧を拡散、及び均等化する効果がある
（多層化するので）水中防御区画内への浸水量を減少できる
水中防御区画の横隔壁を縦隔壁によって細かく補強強化でき、前後方向への波及が小さくなる。

1943年（昭和18年）12月25日に大和に潜水艦スケート (USS Skate, SS-305) が発射した魚雷1本が右舷後部に命中した。この魚雷の頭部には新型炸薬トルペックス635ポンド（288kg）が装填されていた。これはTNT炸薬900-1200ポンド（408-544kg）相当の威力を持ち大和型の水中防御力（対TNT350kg）を上回っていた。魚雷命中により舷側41cm甲鈑の下端が爆圧により瞬間的に1ｍほど内側に押し込まれた。その際に支持鋼材の継手リベットが引きちぎられ突端がその奥の水防壁に孔をあけ内部に浸水を生じさせた（その直後に甲鈑は弾力で元の位置に戻り甲鈑の外見は無傷のため原因がすぐには分からなかった）。

その量は、バルジ内区画、バイタルパート（主要防御区画）内部の右舷後部外側機械室、三番主砲上部火薬庫に合計3000トンであると言われているが、この時「大和」は左舷に4度傾いたため、左舷へと770トン注水して水平へと戻しており、到着したトラック泊地にて「明石」に調査と修理を依頼し、ここで初めて被雷していたと判明する。「大和」がトラック泊地に滞在していたのは、1943年（昭和18年）12月25日から1944年（昭和19年）1月10日までの20日間程度（到着日と出発日を除けば18日）しか無く、この期間で修理以外に物資の積み下ろしや「大和」への補給も行われた。

大和型の設計では魚雷の爆発で厚い甲鈑は破られないが衝撃でリベットは千切れ甲鈑の隙間から漏水するが、背面の防水壁で浸水を止める計画で有った。しかし米軍の魚雷の爆発力が計画以上に大きかったことと、3番主砲塔の上部火薬庫付近に限り防水縦壁が欠けていた。そのため内部への浸水を引き起こすことになった。
そこで呉に帰投後に上部火薬庫内に縦壁を新設して水防区画を作るなど対策を講じたが大規模な改装工事の時間的余裕は無かった。また武蔵に関しては補強は行われなかった
。戦後の米国調査団は、この部分を「大和型のアキレス腱」と評している。

戦艦「ノースカロライナ」は1942年9月15日に伊号第一九潜水艦による魚雷1本が命中した。舷側の水中防御はTNT700ポンド（318kg）の水中爆発に耐える構造で有ったが日本の九五式魚雷は炸薬量405kgであり同艦の防御力を上回っている。これにより火薬庫に浸水し、舷側甲鈑3枚に亀裂が入り、1番砲塔支筒など各部に損傷が生じた。浸水量は970tで反対注水480tであった。パールハーバーで修理を終えたのは同年12月7日であった。日米両戦艦は共に計画時に想定された以上の威力の魚雷を受けた。

大和は建造中にいくつかの対魚雷防御の提案があったが却下されている。大和の艤装副長であった黛治夫は艤装中に、艦前部の無防御部に重油の液層を設け、38mmの縦隔壁で補強を実施するように進言をしたが、呉海軍工廠造船実験部長矢ヶ崎正経造船少将は、6ヶ月の工期延長が必要と見積り、実行不能と判断したと言う。また黛はドイツ巡洋戦艦「ザイドリッツ」の戦訓をふまえて、大和の前部に、スポンジもしくはバルサや桐、標的艦「摂津」で実用された防水区画に石油缶を詰める等、各種浮力材を充填する案を提案したが、これも却下されている。牧野茂は深く研究することなく拒否したことを後に反省し、重量犠牲を払っても検討すべきだったと述べている。

 予備浮力 
長門型戦艦（改装後）の予備浮力は29,292トンで、排水量の67.6%だったのに対し、大和型戦艦の予備浮力は57,450トンで、基準排水量64,000トンの90%にも及ぶものだった。松本喜太郎は著書の中で予備浮力の大きさから、大和型の沈みにくさを説明している。これによれば、魚雷1本毎に1200トンの予備浮力を喪失したとして、全浮力を喪失するには大和では48本、長門では24本、扶桑では18本を要すると計算された。

 ダメージコントロール 
大和型には被弾時に於ける浸水や対応として急速注排水区画と通常注排水区画を多く設けた。それぞれの注水区画は前部・中部・後部の注排水管制室で管理され、艦中央部下甲板の注排水指揮所が掌握している。注排水指揮盤を見ながら油圧でコントロールされたバルブを遠隔操作することにより、迅速に注水が実施できた。潜水艦の浮力タンクの注排水システムを大型化したものが採用され、取水孔は艦底に6箇所設置された。排水には蓄圧された圧縮空気が使用された。想定では、潜水艦・水雷戦隊の大型魚雷1本命中に対し5分以内に傾斜復旧、2本目の魚雷命中でも30分以内に復旧というものである。注排水区画の注水可能量は3,832トンで、横傾斜復原能力は18.3度であった。燃料の重油の移動によっても艦の傾斜をコントロールすることができ、双方あわせて片舷への20度近い傾斜を30分以内に復原する能力を持っていた。非常手段として機械室や缶室への注水も可能で傾斜25度まで復原可能だった。
しかし同時期の米戦艦が艦全長の約60パーセントが注排水可能な範囲だったのに対し大和型戦艦の注排水可能な範囲は艦全長のたった22.7パーセントに過ぎずダメージコントロールという分野においては同時期に建造された米戦艦に大幅に劣っていた。もっともこれは大和型戦艦に限らず旧日本海軍の軍艦全般に言える弱点であった。

一方で艦内被弾や、爆弾投下に於ける被弾の復旧や消火に関しては、泡状の消火剤の噴射や、各種消火水に、防火防壁に加え、強制注排水により、弾薬庫の引火を抑えるシステムを設けていた。主砲弾薬庫の底部は3重底になっているので、油圧で遠隔制御される注水弁が設置されていた。副砲弾薬庫は喫水上に配置しているので、ポンプによる天井からの散水システムが設置されていた。