本級の主砲は前級より引き継がれるMk XII 1906年型 15.2cm（45口径）砲を採用した。その性能は重量45.36kgの砲弾を仰角40度で19,660mまで届かせられるこの砲をCPXIV型単装砲架で7基を搭載したが、「エンタープライズ」のみ1番主砲がMark XVII型連装砲塔が採用されており連装砲1基と単装砲架5基と異なっていた。俯仰能力は単装砲架も連装砲塔も変わらず、仰角40度・俯角5度で左右120度の旋回角度を持っていたが実際は上部構造物により射界の制限を受けた。砲の旋回、砲身の上下・砲弾の装填の動力は電動で補助に人力を必要とした。発射速度は毎分5～7発である。
本級の船体は船首楼型船体を採用していたが、船首楼は前級と異なり1番煙突の側面まで延長された。トローラー型艦首から甲板上に主砲の「Mk XII 1906年型 15.2cm（45口径）速射砲」の艦首砲の配置は姉妹艦で異なっており、「エメラルド」は1番・2番15.2cm砲を防盾の付いた単装砲架を背負い式に2基搭載していたが、「エンタープライズ」は新設計の連装砲塔に収めて1基を配置していた。司令塔を組み込み、測距儀を載せた艦橋を基部として頂上部に射撃指揮所を持つ三脚型の前部マストが立つ。1番・2番煙突が立ち、その背後に3番・4番15.2cm速射砲が片舷1基ずつ並列で2基配置された。その周囲は艦載艇置き場となっており、艦載艇は2本1組のボート・ダビットが片舷4組で計8組により運用された。船体中央部に探照灯台と後部射撃指揮所が設けられ、その側面に対空火器として「10.2cm（45口径）高角砲」が片舷1基ずつ2基が配置、後部甲板上の3番煙突の背後に5番15.2cm砲1基が配置された。後部甲板上に上部構造物が設けられ、後部単脚マストの後ろには6番・7番15.2cm砲が後ろ向きの背負い式配置で2基が配置され、その間に3番10.2cm高角砲1基が配置された。この武装配置により艦首方向に最大で15.2cm砲2門、舷側方向に最大で15.2cm砲6門・10.2cm砲2門・53.3cm魚雷発射管6門、艦尾方向に最大で15.2cm砲4門・10.2cm砲1門が指向できた。就役後の1929年に53.3cm魚雷発射管はすべて撤去され、替りに新型の53.3cm四連装魚雷発射管4基が同位置に設置された。1930年代の水上機施設が3番煙突の後方に設けられ、旋回型カタパルト1基の上に水上機が搭載され、揚収用クレーン1基が設置する工事が「エメラルド」は1934年、「エンタープライズ」は1936年に行われた。
本級は第一次世界大戦末期にドイツ海軍が建造したブルンマー級敷設巡洋艦（速力28ノット）に対抗する為、速力を重視した性能が求められた。結果、シェイクスピア級（ソーニクロフト型）嚮導駆逐艦2隻分用の機関を搭載する事により、速力33ノットを発揮可能な高速巡洋艦となった。1918年度海軍計画に於いて3隻の建造が承認されたが、3番艦「ユーフレイティーズ（Euphrates）」はフェアフィールド社ゴーヴァン造船所で起工後、1918年11月18日に建造が中止された。最終的に2隻が第一次大戦後の1920年代に就役した。
本砲の開発経過は判然としない。日本陸軍の依頼により1940年（昭和15年）に日本特殊鋼が試作、半自動式の平射歩兵砲を自動式に改修し航空用に転用したとの説がある。日本特殊鋼は昭和7年から兵器開発を開始、昭和17年には20mm、30mm、37mm、57mm航空機関砲を開発した。機関砲の設計ノウハウとしては1939年（昭和14年）に試製三十七粍高射兼対戦車砲を製造している。民間から火砲を製作し、陸軍に提案した事例はこの企業の他に存在しない。航空工廠は1943年（昭和18年）3月、二式複座戦闘機「屠龍」にホ203を搭載した試作機の製作に着手した。5月に試作機が完成、10月には二式複戦甲型の改修を終了（改修機65機）した。兵装構成は胴体下部に口径20mmのホ3機関砲1門を搭載、機首に本砲を1門装備したもので、丙型（キ45改丙）と称された。この機関砲を搭載した二式複戦は、整備や装弾のために機首の前方部分をそっくり取り外すことができた。胴体の4本の縦通材に鋼管を溶接して作られた砲架を設け、この砲架に砲身中央部を接続して砲を搭載している。機関砲の砲身上部には16発を収容するベルト弾倉方式のドラムマガジンが装着された。搭載弾数は16発であるが、最初の1発は暴発防止のために抜かれて15発が定数となった。またマガジン後方には、暴発したときの防御として鋼板が配されている。発砲の反動は700kgである。使用弾薬は歩兵砲の十一年式平射歩兵砲用のものから発展した37 x 112mm有起縁式で、弾種は徹甲弾、榴弾、炸裂弾：マ351（マ三五一）・マ301甲（マ三〇一甲）、ほかに演習弾（訓練弾）である代用弾を用いた。弾頭威力はホ3の3.3倍はあり、一撃で4発重爆撃機を撃墜可能であった。なお、本砲について「P-39エアラコブラおよびP-63キングコブラに搭載されたことで有名なM4 37mm航空機関砲の模倣（デッドコピー）である」とされていることがあるが、本砲はロングリコイル方式の作動形式や上部に弾倉を持つ点がM4と類似しているものの、内部構造や構成は異なる独自の設計である。