防御関連の主要な要素技術については、ヴォータン装甲の採用がよく知られる。また、水密性については船体の大半が溶接であることも関係してくる。ヴォータン装甲はクルップ社で開発された合金鋼で「Wh鋼」と称し、配合されたのはNi、Crであった。シャルンホルスト級で採用され、本級では隔壁装甲材に使用し、その厚みは110mm〜220mmであった。「Wh85」と「Ww」の2種の鋼が開発された。Wh85は硬く対弾性に優れており、上部デッキ部分に使用された。Wwは柔軟性が高い鋼材であり、魚雷対策として水線下の隔壁に使用された。両者の中間の特性を持つWw38鋼も使用されたこのヴォータン装甲を高く評価する意見がある一方で、現実の数字では他国と比較して数％程度の優位に過ぎなかった。日米戦艦の研究で問題となったことのある品質管理についてはその実態は不明である。
防御装甲比率は排水量全体の39％であり、大和型戦艦の33％に比較して大きい。この防御重量を広い範囲に配分したことも特徴であり、阿部安雄は「完全な集中防御とは言いがたい」と述べ、「ビスマルク級の防御方式の方が、航空機が発達した第二次世界大戦においては、より戦闘様式にマッチしていたのではないかと思われる」との評価を下している。福井静夫はドイツ海軍の置かれた状況から、単独行動中に敵巡洋艦や航空機の襲撃を受ける危険が高い為、巡洋艦主砲や爆弾防御用の薄い装甲を広範囲に張らざるを得なかったと分析しており、補助艦艇や航空機の援護下で活動することが前提の大和型の集中防御方式と対比している。
他項で述べたように、視界の利きにくい北海やバルト海での戦闘を前提としており、日米のように大遠距離も包含した艦隊決戦を強く志向したのとは対照的であるとされる。
副砲はシャルンホルスト級からドイツ大型水上艦に採用された「SK C/28型15cm（55口径）砲」を採用し、連装砲塔を航海艦橋左右に1基ずつ、残り4基をカタパルトを挟んで舷側寄りに片舷2基ずつ計6基装備し前方へ8門、後方へ4門指向できた。その他に対空用に「10.5cm（65口径）砲」を連装砲架に8基計16門を副砲塔よりも一段高い場所に片舷4基、「3.7cm（83口径）対空砲」を連装で8基16門を装備した。なお、「ティルピッツ」のみ53.3cm四連装魚雷発射管を片舷1基ずつ計2基装備している。射撃指揮装置は前檣に2基、後檣に1基装備し、列強新戦艦に多く見られる2基に比較して多い。射撃方位盤はヴァイタル・パート内に収容され前後2基存在する。測距はステレオ式である。こうした精密機械関連技術、光学技術は当時のドイツ産業界が得意とした分野であり、再軍備により新規に制式化されたことも相まって高い評価がなされる。
主砲口径は当初は13インチ（33cm）砲が搭載される計画であったが、計画を煮詰めて行くうちに徐々にサイズアップされて14インチ（正確には35cm）砲8門となった。15インチ（正確には38cm）砲搭載案も検討されたのだが、重量増加に伴う船体のサイズアップによる港湾の深度不足やキール運河の幅の問題により排水量の増加は好ましくないとの判断で、14インチ砲搭載で41,000トン戦艦として設計が進められ、対外的に35,000トンとして公表した。しかし、後にフランス・イタリアの次期主力戦艦の主砲口径は15インチ（フランスは38cm。イタリアは38.1cm）を採用するという情報が入った同時期に、建造計画を1年遅らせれば、15インチ砲の開発が間に合う旨設計局より回答があったため、急遽15インチ砲搭載戦艦への設計変更が決断された。なお、大口径砲の研究に関しては第一次大戦当時、45口径、および50口径の16インチ砲、18インチ砲、20インチ砲（いずれも正インチでメートル法切り上げではない）の試作研究を行っており、その意味では過去の経験という遺産は存在した。
ハッダでは1930年から1970年の間に、粘土と石膏を含む約23,000点のギリシャ風仏教彫刻が発掘された。これらは仏教とギリシャ美術の要素が、ほぼ完璧なヘレニズム様式で組み合わされていた。工芸品の様式は紀元前2世紀～1世紀の後期ヘレニズムの典型的なものであるが、ハッダの彫刻は通常、紀元1世紀以降（多少の不確実性はあるが）のものである（すなわち、1～2世紀後のもの）。この不一致はこの地域で数世紀にわたり後期ヘレニズム様式が保存されてきたことによって説明できる。しかし、実際には工芸品がヘレニズム時代後期に製作された可能性もある。これらの彫刻の古さと、製作者たちがギリシャ彫刻のあらゆる面に精通していることを示す技術的洗練度から、ギリシャ人の集団がこれらに直接関与していたこと、そして「インド・ギリシア様式の初期仏教美術の発祥地かもしれない」ことが示唆されている。ハッダの多くの作品の様式は非常にヘレニズム的であり、ギリシャのバッサイにあるアポロ神殿で発見された彫刻と比較することができる。ハッダという地名はサンスクリットの haḍḍa （「骨」の意）または記録にない haḍḍaka 「骨の（場所）」に由来する。前者は後に北インド方言Haḍḍ （現代パシュトゥー語に借用されている）を生んだ。後者は、自然に Haḍḍa に語形変化したもので、ハッダには仏舎利（釈迦の遺骨）があるという信仰を反映したものであろう。パシュトー語 haḍḍ は haḍḍa の語の借用であるとされている。その地域のイスラム以前の言語的影響を反映しているのかもしれない。