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日本の地方都市・冬木市では、7人の魔術師マスターが、伝説上の人物（英霊）をサーヴァントとして召喚して相争う「聖杯戦争」を繰り返してきた。聖杯には、戦いの勝者の願望を叶える万能の力があるとされ、これまで三度の聖杯戦争が行われてきたが、聖杯の力を行使できた者はなかった。1990年代のある年の秋。主人公・衛宮切嗣は、名家アインツベルンの委嘱を受け、セイバーのサーヴァントを召喚し、妻のアイリスフィール・フォン・アインツベルン、従者の久宇舞弥とともに四度目の聖杯戦争に身を投じる。切嗣は聖杯の万能の力によって世界平和を実現するため、非情に徹する覚悟で臨む。切嗣のほかには、魔術の総本山である英国から2人の魔術師ケイネス・エルメロイ・アーチボルトとウェイバー・ベルベットがそれぞれランサーとライダーを、冬木からは遠坂時臣とその弟子・言峰綺礼がそれぞれアーチャーとアサシンを、間桐雁夜がバーサーカーを召喚して参戦する。最後のサーヴァントであるキャスターは連続殺人犯の雨生龍之介によって偶然に召喚される。切嗣はセイバーとアイリスフィールを囮として扱い、銃火器による隠密戦で他のマスターを暗殺することをもくろむ。正々堂々をよしとするセイバーと手段を選ばない切嗣は互いに不信感を募らせながらもキャスターとランサーを破る。一方、遠坂の陣営ではアサシンを失った綺礼がアーチャーの教唆により時臣を裏切って殺害し、アーチャーと再契約する。綺礼は雁夜と組んで聖杯の器であったアイリスフィールを強奪し、舞弥は抗戦の末に倒れる。ライダーはアーチャーの前に敗れ去り、バーサーカーもセイバーとの激戦の末に退場する。残ったマスター同士の対決において切嗣は綺礼を倒し、聖杯を手にする資格を得る。しかし土壇場で切嗣は、聖杯が望みを暴力的にしか実現出来ず、世界平和を人類の絶滅によって実現してしまうことを悟り、セイバーに強いて聖杯を破壊させる。壊れた聖杯からは泥があふれ出し、冬木市街を破壊して大火災を引き起こす。セイバーもまた、聖杯の正体を理解せず切嗣の真意を知ることもなく消滅する。全てを失った切嗣は、火災から救出した少年・士郎を養子として冬木に隠棲しひっそりと衰弱していく。一方、綺礼とアーチャーは聖杯からあふれた泥によって蘇る。聖杯を逃したアインツベルン・遠坂・間桐の三家は次の機会を切望し、すべての禍根と因縁は第五次聖杯戦争につながっていくことになる。
『TYPE-MOON × ufotable プロジェクト』第2弾として、2011年10月より2012年6月まで独立局ほかにて放送された。全25話。分割2クールの放送形態を取ったため、第13話までを第1期として2011年10月から12月まで放送。3か月の休止期間を経て、第2期放送開始前に2週にわたって総集編『Remix I』『Remix II』を放送した後、第2期（第14話 - 第25話）『Fate/Zero 2ndシーズン』が2012年4月から6月までが放送された。原作をTYPE-MOON、製作をアニプレックス、制作をufotable、音楽を梶浦由記が担当するなど製作陣のほとんどが『劇場版 空の境界』からの続投である。
アニメ化企画は原作1巻が発売された直後の2007年。アニプレックスのプロデューサー岩上敦宏がTYPE-MOON代表の武内崇に提案。その際、武内は「アニメ化はまだ早い」と一度アニメ化を断る。その後、原作4巻が発売された後、武内から改めて「映像化を目指したい」と相談を受け、2008年に企画が始動した。この時点でufotableが制作を担当することはすでに決定していた。TVアニメとなった理由は「毎週、続きが楽しみになるような作品にする」ためである。『Fate/Zero』をアニメ化する企画過程で岩上が虚淵に持ちかけた企画が『魔法少女まどか☆マギカ』である。脚本会議・アフレコ収録には原作者の虚淵玄が参加した。また、『Fate/stay night』原作者の奈須きのこはアドバイザーとして参加。最終話のバーサーカー関連のことについては自らもシナリオ打ち合わせに参加した。虚淵は監修のほかにBDBOX I・IIの特典ドラマCDの脚本を担当。BOX Iは切嗣とアイリスフィールの出会いを描いた前日譚、BOX IIは切嗣と士郎の生活を描いた後日譚となる。そのうち、前日譚は第2期のED映像として描かれた。アニメーション制作を担当するufotableは本作が初の2クールTVアニメ作品となる。制作は脚本制作から撮影まで、多くの作業をufotable社内で行っており、一般的なTVアニメでみられる、グロス請け（他社に数話分の制作をすべて依頼する工程）を行っていない。キャラクターデザインは『空の境界』でキャラクターデザインを担当したufotable所属の須藤友徳に加えて、新たに須藤と同じ専門学校出身である碇谷敦が参加。二人で作業を分担してデザインを行っている。須藤はセイバー陣営、アーチャー陣営、ランサー陣営のほか、言峰綺礼、間桐桜などの『stay night』に登場する人物を担当。碇谷はライダー陣営、バーサーカー陣営、キャスター陣営、アサシンなどを担当した。バーサーカーの制作は、大まかなアクションを指示したラフ原画に合わせて、CGと作画を撮影で合成している。音楽の一部には、映像に合わせて曲を制作する「フィルムスコアリング方式」を採用している。担当声優はドラマCDと共通である。
本作では、従来放送局ごとに日時に差があるのが一般的であった深夜アニメ作品の放送日を、できるだけ同日に設定するという試みが行われた。また、日本国外でのインターネット配信も日本での放送日と同日に行われている。2011年時点ではインターネットやモバイル端末の発展によって視聴者同士の交流が進んでおり、こうした試みはネットでリアルタイムに情報を得たり交わしたりしながら番組を楽しむような視聴者の需要に応えるものとして注目された。ニコニコチャンネル内の特設ページでは、全8か国語を字幕（英語、フランス語、ドイツ語、イタリア語、スペイン語、韓国語、中国語・繁体字、中国語・簡体字）付きで全世界（日本を除く）に向けて1週間無料配信を行う。第1期放送前には各週ごとに登場人物7陣営それぞれを主役にした陣営別CMが7本公開され話題を呼んだ。第1話は1時間SPとなった。理由は第1話のラストに英霊たちの召喚シーンを持ってくるため。放送枠に入らなかった場面も存在しており、それらはBDBOXに特典映像として追加された。また、特典映像としてFateの世界観を解説する「お願い！アインツベルン相談室」が制作された。奈須きのこが脚本、武内崇が絵コンテとして参加している。ufotable関連店舗ではコラボカフェやリアルタイム視聴会が行われた。また、ufotable運営のアニメイベント「マチ★アソビ」ではトークショーや上映会など様々なイベントが行われる。
2014年、本編にあたる『Fate/stay night』を『空の境界』、『Fate/Zero』に引き続きufotableにより分割2クールTVアニメ作品、3部作劇場アニメ作品として再び映像化されることが発表された。TVアニメの監督は、『Fate/Zero』で第1期OPの絵コンテ・演出などを務めた三浦貴博。『Fate/Zero』第19話の制作終了後、第19話の絵コンテを担当した三浦はTYPE-MOONの武内から依頼された『Fate/stay night [Réalta Nua]』のOP制作に取り掛かる。その後、TYPE-MOON Fes.で公開されたときの観客の歓声がきっかけとなり『Fate/stay night』の制作が決まり、OP監督を務めた三浦が監督に指名された。一方、劇場アニメの監督は『Fate/Zero』のキャラクターデザイン・作画監督、第5話絵コンテ・演出を務めた須藤友徳。以前よりTYPE-MOON作品の大ファンとして奈須きのこにも知られており、劇場アニメ化が決まった際に監督に自ら立候補した。2019年7月、『Fate/Zero』にて生き残ったウェイバー・ベルベットのその後を描く物語『ロード・エルメロイII世の事件簿』が1クールTVアニメとして制作・放映される。『Fate/Zero』にて監督を務めたあおきえいがスーパーバイザーや演出家として関わり、あおきが取締役を務めるTROYCAがアニメーション制作を務める。『Fate/Zero』を制作したufotableも原画などで本作に関わっている。物語としては、TVアニメ『Fate/Zero』と同じ世界線の物語になる。ただし、Fateシリーズ原作者の奈須きのこによると『Fate/Zero』は『Fate/stay night』と登場人物や勝敗などの条件は同じだけであるが少し違う世界、『Fate/stay night』と『ロード・エルメロイⅡ世の事件簿』は完全に同じ世界の物語としている。まだ『Fate/stay night』の再アニメ化決定の際に、奈須きのこの竹箒日記は『Fate/stay night』は『Fate/Zero』の続編ではなく、完全には繋がっていないと発言している。
『Fate/ゼロカフェ』を原作とする短編の映画作品で、現時点で2作品ある。
檜皮姫（ひわだひめ、寛喜2年（1230年） - 宝治元年5月13日（1247年6月17日））は、鎌倉時代中期の北条一門の女性。北条時氏の娘で、母は松下禅尼。鎌倉幕府第5代将軍・藤原頼嗣の正室。第4代執権・北条経時、第5代執権・北条時頼、北条時定の妹に当たる。
時氏の死去した年に誕生しているが、誕生日が不明のため、時氏の生前に生まれたか没後に生まれたかは不明である。檜皮姫の祖父である3代執権・北条泰時の死後、19歳の兄・経時が跡を継ぐと、将軍藤原頼経を中心とした反得宗勢力と執権北条氏との対立が起こる。経時は将軍・頼経を解任させ、頼経の子で6歳の頼嗣を新将軍に立てると、寛元3年（1245年）7月26日夜、16歳の妹檜皮姫を7歳の新将軍頼嗣の正室として嫁がせた。凶日であるとして反対する周囲を押し切っての輿入れだった（『吾妻鏡』）。この婚姻成立によって、頼経の正室・竹御所の死後に失われた北条氏の将軍家外戚の地位を復活させた。経時は寛元4年（1246年）閏4月に死去し、その弟時頼が執権職を継いで将軍派との対立が激化する中、檜皮姫は病床に伏し、加持祈祷の甲斐なく宝治元年（1247年）5月13日、18歳で死去した（『吾妻鏡』）。宝治合戦の1ヶ月前のことであった。
がか座β星は、南半球で観測出来る、イーゼルをモチーフにしたがか座にあり、1等級のカノープスの西側にある。アルゴ座が分割される前までは、伝統的に大まかな、船の位置を表す指標として用いられた。視等級は3.86等で、肉眼で十分に観測出来るが、光害などが影響すると、観測は困難になる。がか座の中ではがか座α星の3.30等に次いで2番目に明るい。がか座β星や他の多数の恒星を観測したヒッパルコス衛星による三角測量の観測では、がか座β星の年周視差は51.87ミリ秒と測定された。しかし、後により詳細に観測した結果、年周視差は51.44ミリ秒に改定された。がか座β星までの距離は約63.4光年で±0.1光年の不確実性（誤差）がある。ヒッパルコス衛星の観測によると、がか座β星は赤経方向では年間4.65ミリ秒の速度で東に、赤緯方向では年間83.10ミリ秒で北に移動している。ドップラーシフトの観測では、がか座β星は秒速約20km/sで地球から遠ざかっている。先述の通り、がか座β星の他にも同じような固有運動をする恒星がいくつか見つかっている。これらの恒星は、同じ星団で誕生したと考えられている。
Nearby Stars Projectの一環の観測で、がか座β星のスペクトル型はA6Vとされている。表面温度は8,052K（7,779℃、14,034℉）で、これは太陽の表面温度である5,778K（5,505℃、9941℉）よりもはるかに高温である。スペクトルの分析から、この恒星には、重元素と呼ばれる物質が、通常よりわずかに高い比率で含まれている事が分かった。天文学における金属量は[M/H]などと示す常用対数として表されて、がか座β星の場合は[M/H]=0.05である。これは太陽よりも12%高い事になる。スペクトルの分析から、表面のCGS単位系(log g)における重力加速度を求める事が出来ている。その値はlog g=4.15で重力加速度は140m/s²で、これは太陽の274m/s²のほぼ半分である。A型主系列星なので、太陽よりも明るい。19.44パーセクの距離で視等級が3.86で、年周視差が判明しているため、絶対等級が計算出来る。その絶対等級は2.42となる。ちなみに、太陽の絶対等級は4.83である。計算すると、太陽の9.2倍明るい事になる。これは視覚的な光度の影響も受けており、がか座β星のスペクトルや太陽からの放射線の影響を除けば、恒星本体の明るさは太陽の8.7倍になる。ヘルツシュプルング・ラッセル図上におけるA型主系列星の大半は、不安定帯と呼ばれる領域にある。不安定帯にある恒星は変光星として脈動する事が多い。2003年にがか座β星を測光した結果、30分から40分の間に視等級が1-2ミリ等級ほど変動している事が明らかとなった。がか座β星の場合、脈動により、2つの異なる周期で周波数が変動する。1つは30.4日周期、他方は36.9秒周期で変動する。結果、がか座β星はたて座δ型変光星に分類された。
がか座β星の質量は、恒星の形成論を基に計算された。それによると質量は太陽の1.7倍から1.8倍の間になる。地球からの距離が63.4光年と、比較的近くにあるため、大型望遠鏡の観測で角直径が分かる。その角直径は0.84ミリ秒角で、これを計算すると、大きさは太陽の1.8倍になる。がか座β星の自転速度は最低時速130kmであると測定されている。この値は視線速度より算出されたものなので、自転速度は下限値しか求められない。仮に、この速度で自転しているとすると自転周期はわずか16時間しかない。ちなみに太陽の自転周期は609.12時間である。
恒星の周りにある膨大な量の塵円盤は、がか座β星が非常に若い恒星という事を表している。かつて、このがか座β星を主系列星と前主系列星のどちらに分類するかで議論が起きていた。しかし、ヒッパルコス衛星を使って距離を測定した結果、当時の予想よりもがか座β星は地球に近い事が分かった。それにより恒星が予想よりも明るい事になり、ある程度、成熟した恒星だと判断され、がか座β星は主系列星に分類された。がか座β星と周囲の塵円盤の観測から、年齢は約1200万年とされており、誤差も入れれば800万年から2000万年となる。がか座β星は、基本的にがか座β星運動星団に属するとされているが、比較的近くにあるさそり-ケンタウルス座運動星団の近隣で誕生した可能性がある。その星団内で超新星爆発が発生し、その衝撃波で、がか座β星は星団を追い出されたのではと考えられている。実際に、がか座β星の近くにはHIP 46950と呼ばれる高速度星があり、この恒星はがか座β星と共に星団を追い出された可能性があるとされている。がか座β星はNASAの紫外線宇宙望遠鏡 FUSEを用いた観測によって、この円盤には驚くほど多量の炭素ガスが含まれていることが発見されている。現在、この観測結果の解釈として、1) がか座β星は我々の地球のような酸素が豊富な環境ではなく、炭素が豊富な風変わりな環境が形成される途上にある、2) 我々の太陽系の形成途中にもこのような炭素の多い未知の時期が存在し、がか座β星は現在その時期にある、といった説が考えられている。
1983年に、探査機IRASによって、がか座β星の周辺で、塵円盤による過剰な赤外線が観測された。これにより、ベガ、フォーマルハウト、エリダヌス座ε星と共に、初めて周囲に塵円盤が発見された4つの恒星の1つになった。
熊本県立八代東高等学校では、1970年の春の選抜にエースとして出場。1回戦で日大三高の渡部良克（日大）と投げ合うが0-2で完封負け。同年夏の甲子園県予選では、準々決勝で熊本一工に延長15回の末に敗退。
1970年のドラフトで南海ホークスから8位指名を受け、外野手として入団。入団した年の秋季キャンプで、袴のようなダブダブのジャージ姿をみて、当時評論家として視察に来ていた青田昇に「あれは本当に野球選手か。早く地元に帰したらどうか」と酷評された。しかし2年後一軍のレギュラーとなり、大洋の監督に就任した青田の前に野村監督が柏原を連れて行った。「プロに二軍があるとは知らなかった」というほど、何も知らずに大阪へ来たという。3年目の1973年に一軍に上がり、内野手に転向。1974年には藤原満と併用され、三塁手として54試合に先発出場。しかし当時のヘッドコーチであったドン・ブレイザーに失格の烙印を押され、1975年からは一塁手に回る。背番号も9になり1976年にはレギュラーを獲得、規定打席（22位、打率.260）にも達した。同年と1977年に連続して2桁本塁打を打ち、南海のホープとして期待される。南海時代、ボサボサ頭で、合宿所の畳部屋に一升瓶と共に寝転がっていた姿を見た漫画家・水島新司が、その風貌を「あぶさん」のモデルの一人にした。1977年シーズン途中での監督野村克也の解任に際し、球団に反旗を翻す。そして、野村と同じロッテオリオンズへの移籍を直訴したが認められず、1978年、小田義人、杉田久雄との交換トレードで日本ハムファイターズへの移籍が決定。南海、日本ハムの両球団が対象選手の統一契約書のみの交換でトレードを成立（本人の合意を取り付けないままの書類上による強制トレード：プロ野球史上2例目）させたため、任意引退を覚悟した上で移籍を拒絶したが、野村夫妻に説得されるなどして最終的には承諾、移籍した。日本ハムでは移籍1年目から4番を任され、全試合出場し24本塁打、84打点（ともにリーグ5位）と自身最高の成績を記録、球団の11年ぶりのAクラス入りに貢献した。選手会長を務めた1981年には打率.310、16本塁打、81打点の成績を挙げ、チームのリーグ優勝に貢献。巨人との日本シリーズでは、19打数8安打2打点2本塁打と活躍する。1980年から1984年にかけて5年連続全試合出場を果たした。1980年6月、首都高速道路を走行中に衝突事故を目撃。持っていたバットでドアガラスを割り、事故車両に閉じこめられていた負傷者らを救出した。1981年7月19日の平和台球場で西武ライオンズの永射保から敬遠球を大根斬りしたような打法で本塁打を放った。本塁打になったきっかけに同僚だったトニー・ソレイタの存在が関わっていた。その場面は6回裏2アウト3塁、打者が柏原で次の打者のソレイタが永射を大の苦手としており、西武ベンチは空いていた1塁を埋めるために柏原を敬遠してソレイタで抑える作戦で考えていた。永射と捕手の吉本博はベンチの指示に従い、吉本は立ち上がって永射は1球目と2球目は外角寄りの投球をしていたが、3球目が甘くなり永射の敬遠球が内角気味に行ってしまい、漠然と本塁打を狙うより三遊間を抜けるヒットを打つことを日本ハムベンチの指示ではなく自分なりに考えていた柏原はこの時の永射の敬遠球なら打てるだろうとバットを思い切り振り込んだ結果、打球がバットの芯に当たり左中間方向に大きく飛びスタンドに入ってそのまま本塁打となった（これは2017年12月2日にNHK BS1の球辞苑に出演した柏原本人がこのようなことを語っていた。一方、その当時は柏原と同僚でのちの1983年のシーズンオフに西武に移籍した江夏豊は永射にこの本塁打について指摘をしていたという）。この経験はのちに阪神タイガースで指導した新庄剛志にも生かされた（「サヨナラゲーム#敬遠球をサヨナラ安打」を参照）。ただ、2018年から日本プロ野球でも申告敬遠のルールが適用されたため、この本塁打は日本プロ野球で史上唯一の珍しい記録となる。しかし、1985年に就任した監督の高田繁の構想から外れ、1986年に阪神に金銭トレードで移籍。同年は主に左翼手として起用されるが、シーズン終盤には掛布雅之の故障離脱に伴い三塁手もこなした。規定打席には届かなかったが打率.313、17本塁打を記録。しかし翌1987年は打撃が低迷、出場機会も減少し1988年限りで現役引退。
引退後は、阪神で1989年に一軍守備・走塁コーチ、1990年からは二軍打撃コーチを務めていたが1995年に解任。在任中は新庄を育てる。1996年から1997年までは中日ドラゴンズで一軍打撃コーチを務めたが、1997年はチーム打率・得点がリーグ最下位、安打もリーグ5位と低迷。打撃陣の低迷の責任を取らされる形で同年退団。1998年は朝日放送（テレビ・ラジオ）・サンテレビジョンで野球解説者を経て、1999年から2001年まではかつての恩師である野村に請われ、古巣・阪神の一軍打撃コーチを務めたが、3年連続チーム打率・得点がリーグ最下位に低迷。2001年10月8日に解任された。当時球団社長の野崎勝義によると「打撃担当の柏原純一コーチが外国人選手に対してものを言えない。また特定の選手、例えば人気の新庄剛志外野手しか指導しない。それ以外の選手に熱意を持った指導がない」、当時オーナーの久万俊二郎も「打撃コーチは能力的に無理なのではないか？」と指導力を問題視された。2002年と2003年は、Tigers-ai、サンケイスポーツ（大阪）で野球解説者を務め、2004年に北海道日本ハムファイターズチーム強化部プロスカウトに就任し、2006年よりアマ担当「西日本統括スカウト」に就任。2014年から北海道日本ハムファイターズの一軍打撃コーチ就任が発表され、自身29年ぶりにファイターズのユニフォームに袖を通すこととなった。2015年10月13日に退任が決まり、チーム統轄本部プロスカウトに就任する。2017年12月27日、日本ハムから今シーズン限りでの退団が発表された。2018年からは北海道テレビ・GAORAの野球解説者を務める。
日本ハム時代にはブラザーの電子レンジのCMに夫婦で出演したことがある。掛布雅之は著書の中で、「安芸キャンプの宿舎のロビーにいた美人を大野久がナンパしようとしたところ、『いつもお世話になっています。柏原の妻です』と挨拶され、慌てて逃げた」というエピソードを紹介している。
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型戦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「制空権下の艦隊決戦」で用いられることになっていた。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。一番艦大和及び二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。
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。1934年（昭和9年）2月8日、連合艦隊司令長官末次信正中将は扶桑型戦艦1番艦「扶桑」を視察した際に『（欧米列強に対し）飛行機の遅れ』『五万トンの戦艦2隻でもつくった方が米国ではパナマ運河にも差しつかへて、競争にならなくてよいかもしれぬ』と発言する。同時期、1937年（昭和12年）にロンドン海軍軍縮条約の期限が切れ、それに向けてイギリス・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。ヨーロッパでは既に新型戦艦が登場しており、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、軍令部も注目している。一方、日本海軍の戦艦は旧型の更新艦となるはずであった八八艦隊の加賀型戦艦や紀伊型戦艦などが造られなかったせいで、条約締結の直前にギリギリで完成させた長門型戦艦2隻（長門、陸奥）をのぞけば、軒並み艦齢が20年を越える旧式艦ばかりで、いくら近代化改装を行っても最新鋭のポスト条約型戦艦に対抗するには限界があった。そこで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、「第一一〇号艦」「第一一一号艦」と仮称された。第一一〇号艦＝「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、米潜水艦に撃沈された。第一一一号艦は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。なお、アイオワ級戦艦は金剛型戦艦と新型戦艦に対抗するため、建造されたとされている。
45口径46cm3連装砲塔を艦橋の前に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、対空兵装が強化された後はそれらの乗員の居住区に一部格納庫が充てられた。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。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。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）。
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。
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。
ワシントン海軍軍縮条約で日本戦艦の保有数が対米英比6割に抑えられたため、日本海軍は46cm砲搭載戦艦を建造し、質的対抗を図った。この46cm砲はそれまで最大の戦艦主砲だった41cm砲を凌駕する、世界最大の主砲であった。しかし、機密保持のため「九四式四〇センチ（サンチ）砲」と呼称した。アメリカ側も、戦中は日本には46cm砲を作る技術はなく最大でも長門型と同等の40cm砲であろうと推測しており、詳しい口径を知るのは戦後の事であった。
大和型戦艦が搭載した46cm45口径砲の最大射程は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。ただし、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に達した。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。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、日本海軍は46cm砲命中時の廃艦所要弾数について、大型巡洋艦で4ないし5発、戦艦で9 - 16発と考えていた。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。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。
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。しかし靖国神社に展示されているものは模造品であり、実物と全く異なる外観のものが“大和の主砲弾”として展示されているので注意が必要である。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。
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。九八式射撃盤は射程距離40,000m、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測距儀が一基づつ、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、レイテ沖海戦で武蔵の前檣楼トップの主砲指揮所の射撃盤は魚雷命中の衝撃により、戦闘初期に旋回不能になっている。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も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。
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。日本海軍は米国がその制約下で46cm砲搭載艦を建造した場合、9門搭載艦なら最大排水量50,000トン、10門搭載艦なら60,000トンでそれぞれ速力は23ノット、40.6cm砲搭載艦なら50,000トンで33ノットになると試算し、砲力と速力の総合で大和型が優位に立てると判断した。大和型に対応する十分な攻防走能力を与えた場合、運河は通行出来なくなると日本側は想定した。有力な艦船が運河を通行できない場合米海軍は、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。これは日本側に有利に働くと考えられたなお、アイオワ級戦艦計画時にも基準排水量45,494トン、全長243.8m、全幅32.9m、45.7cm47口径砲9門、速力27.5ノットの試案が存在し、これが実現した場合は日本側の予測を上回る結果になったはずである。もっとも全幅を32.9mに抑えているため、弾薬庫の必要幅の関係から、特に水中防御については大和型にかなり劣るものと考えられる（要目によれば垂直/水平装甲も制限のない大和型が優位）。なお実際にはバルジ装着で運河通航を断念したテネシー級戦艦や、運河拡幅を前提に計画されたモンタナ級戦艦（未成）が存在し、米国は当時のパナマ運河通航制限を絶対的なものと考えていた訳ではない。日本外務省も、アメリカが45,000トン級パナマ運河通行不能戦艦を建造する可能性について言及している。松本喜太郎(大和型設計者)は、大和設計着手当時、米国が太平洋と大西洋に別個の有力な艦隊を持つとは想像していなかったと述べている。
大和型戦艦の機密保持は非常に徹底していた（各艦の建造場所固有の機密対策については各艦の記事も参照）。
兵器を製作するには予算が必要である。機密保持のための偽装はこの段階で既に行われていた。マル3計画では2隻（大和、武蔵）を計画したが、1隻あたりの予算額を大きくすると諸外国に規模が察知されてしまう恐れがあることから64,000t級戦艦2隻分の建造費とせず、金剛型の代艦として35,000t級戦艦2隻（ワシントン海軍軍縮条約の新規建造戦艦の排水量上限が35,000tだった）を建造するということで国会に予算要求した。その際それらしい偽のスペックを付記し、それも軍極秘に指定した。実際に建造するのは35,000戦艦ではなくそのままでは予算が不足する。そのため陽炎型駆逐艦3隻と伊一五型潜水艦1隻を架空計上している。つまり大和型戦艦1隻の建造費は35,000t級戦艦1隻+駆逐艦1.5隻+潜水艦0.5隻分ということになる。この他にも同時に計上された他の艦の建造費が一部流用されているとされる。さらにマル3計画計画関係の書類からも戦艦またはBという略字の入ったものは軍機扱いとされ、1ランク下の機密度である軍極秘の書類からはBに関する事項は一切省かれた。なおマル4計画では3・4番艦である信濃と111号艦の建造を計画したが、同様の偽装により40,000t級戦艦2隻の要求とし、駆逐艦2隻と潜水艦1隻を架空計上している。つまりこのときは大和型戦艦1隻の建造費は40,000t級戦艦1隻+駆逐艦1隻+潜水艦0.5隻分となっていた。海軍士官の中でも防諜が徹底していた一例として1939年1月軍令部に異動し、マル5計画の航空関係の策定作業に関わった三代一就は、「艦艇の建造計画については担当外でもあり、また知らされてもいなかった」と述べている。しかも、要求した航空兵力の増強はほぼ全て取り入れられたため、大和型に予算を削られたという意識すら抱いていなかった。
建造に当たり施設周囲の民家では、ドックを一望できる向きの窓は塞ぐように指示が出され、鉄道においても、施設周辺地域に列車が近づくと、当時一般的だった「要塞地帯」での取り扱い同様に、窓を閉めるように指示が出されていた。日本海軍は建造に当たって多くの施設を新設、改造したが、その際に呉工廠では建造ドックに覆い屋根が設けられ、長崎では三菱長崎造船所の船台の対岸に倉庫群を建設して眺望の遮蔽が図られている。新設された横須賀第6ドックの場合、機密保持の容易性も建設に当たって条件の一つとされ、横須賀市街側から同ドック内の様子を伺うことは不可能である。建造に携わる工員は徹底的な身元調査の上、機密を漏らさないことを約束した。根幹に関わる技師は宣誓書に署名捺印した。艦の設計図は持ち帰らないことを徹底させ、保管は二重の金庫にしまうほどであった。武蔵建造中に製図庫で図面が一枚紛失する事件があった際には、図面取り扱いに関係した人間に対して特高による取り調べが1か月以上に渡り行われ、何名かは拷問などで職場復帰不可能になってしまった。判明した犯人の少年製図工は懲役2年執行猶予3年の刑を受けて家族と共に中国へ強制移住させられ、行方不明になったと言われている。その後の吉村昭の取材によれば、長崎に戻ったのち家庭を持ったが、終戦後に急性肺炎で死亡した。
主砲が46cm砲であることを隠匿するために制式名称を「九四式四十糎（サンチ）砲」と呼称したほか、46cm砲の砲身製造設備は呉海軍工廠にしかないため、三菱重工長崎造船所で建造され、そこで艤装を受けた2番艦武蔵や、横須賀海軍工廠で建造されていた3番艦信濃への主砲兵装輸送のために砲運搬用の給兵艦樫野が建造された。信濃の場合は主砲据付前に空母への改装が決定し実際には主砲の運送は行われなかった。
大和乗組員さえ正確な口径は知らされなかったばかりか、大和を視察に訪れた連合艦隊司令長官の山本五十六でさえも説明を断られているなど、正式な手続きがなければ海軍のトップでさえ詳細を知ることはできなかった。『戦艦大和建造秘録』にはレイテ沖海戦の時期ですら、大和型戦艦を指揮下に収めていた栗田健男提督は「主砲口径が46cmであることを知らなかった」と米軍の調査団に陳述している事が書かれている。天一号作戦時の第二艦隊砲術参謀・宮本鷹雄も米軍調書NAV第50号において同様の証言をしている。艦隊の指揮に関わる高級士官は直接砲の操作に当たる訳ではないが、これらは指揮下の戦艦の攻撃能力を正確に知らされていなかった事例である。ただし大まかな情報となると別で、捕虜となった将兵の中には「45センチ砲」といった推測を米側に供述している者が居る。捕虜尋問所トレイシーで得られた情報は、全長900フィート(約274m)、三連装45 - 48cm主砲三基、20cm連装砲台四基、40mm速射高射砲多数、排水量約5万トン、速力25 - 35ノット（巡航速度28ノット）である。また戦艦の主砲に関わった者ならば46cm砲であることを推測することは容易であり、「長門」の41cm砲伝令員だった近江(連合艦隊司令長官付従兵長)は「大和」の砲塔内部を見学して46cm砲の巨大さに圧倒されている。また千早正隆のように、機密を知る艤装員や艦長が転勤して他の部隊に行くという事例も多かった。艦名については、艤装員付として軽巡洋艦鹿島より転属した三等機関兵曹の履歴表に「大和」と捺印されていた。また無線通信では「大和、武蔵」の艦名が公然と呼称されており、昭和天皇が「武蔵」に乗艦した際にも『御召艦武蔵』と日本海軍全体に通知されている。水雷戦隊はおろか駆逐艦の戦闘詳報にも「大和、武蔵」の艦名が記載されている。淵田美津雄(真珠湾攻撃時赤城飛行隊長)は海軍大学校在籍中の1936年、「丸四計画」を知って大西瀧治郎航空本部教育部長と共に反対論を唱えている。同校の学生が「大和、武蔵という新型戦艦が配属された」という噂を聞き、教官に確かめたというエピソードもある。海軍兵学校を卒業後、航空搭乗員の訓練を受けていた 豊田穣は、練習機に搭乗中、教官が機上から「大和」を紹介してくれたと述べている。また横須賀海軍砲術学校で教育された第一期特年兵が戦艦「武蔵」に配属になる際、「武蔵乗組みを命ず」と面前で紹介され、特年兵同期生達がどよめいたというエピソードが残っている。砲術学校志望者が、第一から第三希望まで全て「大和」で統一した例もある。この横須賀海軍砲術学校では、1943年に源田実が来て高等科生らに航空講義をした際、「万里の長城」「ピラミッド」「大和、武蔵」は世界の笑い物だと発言し、教頭だった黛治夫が源田に詰め寄る一幕もあった。源田は大和型をスクラップにして空母にすることを主張したが、大和型から大型空母に改造された信濃は、横須賀から呉への航海途中に米潜水艦の雷撃をうけ、完成から20日で沈んだ。呉では、公用使として上陸した兵（坪井）がポケットに手をいれて本屋にいたところ、巡邏隊に連行されてしまった。日本海軍においてズボンのポケットに手をいれることは厳禁だった。詰所で「大和所属」と名乗ったところ、巡邏隊は「一号艦か」と突然態度を変え、簡単な注意だけで解放された。1944年12月の東南海地震では、大地震に遭遇して帰艦時刻に遅れそうになった数名が海軍無線局で「大和」乗組員であることを名乗り、艦に連絡を取っている。同月、有賀幸作大佐が大和艦長に任命された時、浜名海兵団にいた長男に対し本来「ウ五五六」（大和の秘匿番号）とすべきところ「大和艦長　有賀幸作」と艦名を書いた手紙を送っている。ただし、大和艦名が書かれたのは最初の一通だけだった。下級将校も艦名を知っていたと思われ、大和配属が決定した少尉が妻に「大和配属になった」と打ち明けている。またトラック泊地では内火艇が迎えに来る際、内火艇の水兵が大声で「武蔵乗組みの者はいないか！」と怒鳴っていたという。ここでは「大和農園」や「武蔵農園」があり、下士官兵がカボチャやキュウリといった野菜を作っていた。社会一般では、1942年（昭和17年）12月8日には艦形・艦名・要目等は一切明らかにされなかったものの「新鋭艦」が既に数隻存在するという海軍関係者の発言が報道された。これは当時の雑誌・書籍類からも確認できるが、実際に紙面を飾ったのは利根型重巡洋艦「筑摩」である。また、大戦末期になると大部分が噂話程度のものであったが「長門や陸奥より大きな軍艦」が存在するという情報が少なからず広まっていたようである。山田風太郎が記した1943年（昭和18年）2月3日の日記によれば、山田は海軍少尉の友人との会話で『日本の新戦艦中には「大和」「武蔵」という八万トン級の凄いものがあること』を教えられている。大和沈没時には、呉でも「大和沈没」の噂が流れた。対する米軍は大和型戦艦の名称を把握しており、大和沈没時、捕虜に制作させた『米軍の猛攻を受けた「大和」は航空機1機の援護もなく沈没し、姉妹艦「武蔵」もフィリピン海戦で沈没した』という内容の宣伝ビラを投下している。