センサーについては、あらゆる点で同世代（2次防中）の対潜護衛艦（DDK）のものが踏襲されている。レーダーとしては、対空用にはアメリカ製AN/SPS-40に範をとったOPS-11、対水上用にはアメリカ製AN/SPS-10と同等の性能を備えるOPS-17が搭載された。電波探知装置（ESM）としては、「たかつき」は従来通りの国産機であるNOLR-1を装備したが、「きくづき」「ながつき」はアメリカ製最新型のAN/WLR-1Cを輸入により装備し、また「もちづき」はNOLR-1改良型のNOLR-5を後日装備により搭載した。ソナーとしては、前期建造艦2隻はアメリカ製で低周波・大出力のAN/SQS-23を搭載したのに対し、後期建造艦2隻は、これと同等の性能を備えた初の本格的国産機である66式探信儀 OQS-3を艦首装備式に搭載するほか、前期建造艦2隻は、1970年の第1回特別修理の際に可変深度式のSQS-35(J)を後日装備した。また1番艦「たかつき」は、1970年の第1回特別修理の際に戦術情報処理装置NYYA-1を後日装備し、海上自衛隊のシステム艦の嚆矢にもなった。これは、アメリカ海軍がガーシア級フリゲートのうち2隻に搭載した海軍戦術情報システム（NTDS）の対潜版試作型（ASWSC&CS, ASW Ship Command and Control System）に類似したものであり、戦術データ・リンクにも武器管制機能にも対応しておらず、他の艦には搭載されなかったが、のちに海上自衛隊で広く採用されるOYQシリーズの基礎となった。
本型は、2次防で建造された2タイプの対潜護衛艦（DDK）が搭載する2系列の対潜兵器を兼ね備えることによる有力な対潜火力とともに、海上自衛隊で最有力の対空砲火力を具備していた。
主機関の構成も、おおむね35DDGのものが踏襲されている。主ボイラーは2胴水管型、蒸気性状は、圧力40 kgf/cm² (570 psi)、温度450 °C (842 °F)である。主蒸気タービンとしては3胴の衝動型ないし衝動反動型が採用されているが、型式は各艦で異なっている。出力はそれぞれ30,000馬力 (22,000 kW)であった。減速機はロックドトレーン歯車2段減速式が採用された。主発電機としては、前期建造艦では出力800キロワットの蒸気タービン発電機を1基、出力400キロワットのディーゼル発電機を2基搭載した。後期建造艦では、蒸気タービン発電機は1,000キロワット、ディーゼル発電機は500キロワットに、それぞれ出力強化されている。また非常発電機としては、4隻ともに、出力200キロワットのディーゼル発電機を1基搭載した。
宇宙船フリーダム7 (マーキュリー・カプセル#7) の機体がケープカナベラル空軍基地に届けられたのは1960年12月9日のことであった。当初は宇宙船が使用可能な状態になればすぐに発射できるものと期待されていたが、カプセル#7は飛行の安全が確認されるまでにはさらなる開発と試験が要求されることが明らかになった。だがこの機体は初の有人宇宙飛行用として夏以来保管されてきたものであったため、代替のものを使用するよりは、この特別な機体が準備完了になるまで飛行を延期するという決定が下され、発射予定日は3月6日に定められた。発射機に使用する予定だったレッドストーン#3は12月初旬にすでにケープカナベラルに届けられていたが、このロケットはその後12月19日にマーキュリー・レッドストーン1A号 (MR-1A) の試験飛行に使用された。代替機のレッドストーン#7は3月下旬までケープ基地に届けられなかったが、このときには既に他の試験飛行の結果を待つために計画は延期されていた。レッドストーンロケットの安全基準に関しては、1960年の後半から多くの懸念がわき起こってきていた。チンパンジーを「搭乗」させたマーキュリー・レッドストーン2号 (MR-2) の試験飛行では、宇宙船の高度、飛行距離、速度が増すにつれ、様々な技術的問題が発生した。その結果飛行時間は当初の予定より2分長くなり、飛行士は大気圏再突入の際、最初の計画の約12gよりも大きい14.7gの加速度にさらされることとなった。また着水点は直近の回収船よりも60マイル離れた場所となり、ヘリコプターが回収に駆けつけるまでの時間は2時間半を超えてしまい、そのときまでには宇宙船も飛行士もほとんど水没してしまうことが予想された。これらの理由により、NASAはさらなる改良作業を行うことなしにMR-3を発射することを望まなかった。2月の下旬までにロケットには試験が必要とされる7つの大きな変更点が残されていたため、マーキュリー・レッドストーン発射機開発試験飛行 (MR-BD。BDはBooster Development、ロケット開発の頭文字。当初はMR-2Aとされていた) と呼ばれる追加の試験飛行がスケジュールに組み込まれた。これは3月28日に打ち上げられることになっており、MR-3の飛行は4月25日まで1ヶ月近くも遅れることとなった。MR-BDの飛行はほぼ完璧に成功し、MR-3の有人飛行をさらに大きな遅れを招くことなく進行させることを保証した。MR-3の飛行士はこの数ヶ月前の一月上旬、マーキュリー計画の責任者ロバート・ギルルース (Robert R. Gilruth) によって選ばれていた。ギルルースはアラン・シェパードを第一候補とし、ジョン・グレンとガス・グリソムをバックアップ要員にあたらせた。また他のマーキュリー・セブンの飛行士らには、後の飛行に備え引き続き訓練を継続させた。3人の名前が公表されたのは2月22日のことで、この時点では誰が飛行するのかについては何も言及されなかった。当初の予定がキャンセルされた際、ギルルースは最後の瞬間に飛行士の交代が要求されるような事態が発生した場合に備え、シェパードの名前だけを公表していた。発射当日にはグレンがバックアップ要員として待機し、グレンは次の弾道飛行であるマーキュリー・レッドストーン4号 (MR-4) に備えて訓練していた。最初の発射予定日は5月2日だった。シェパードは宇宙服に身を包み待機室で準備していたが、発射の2時間20分前に悪天候で中止となった。日程は二日後に組み直されたが、さらなる天候悪化のため5月5日の午前7時20分まで順延された。