本級は、ソ連/ロシア海軍の水上戦闘艦の伝統に則り、相応に強力な対空戦闘能力を備えており、3K95 キンジャール（SA-N-9）個艦防空ミサイル、100mm単装砲、9M311K （SA-N-11）近接防空ミサイル、30mm機関砲と4重にも及ぶ防空火網を構築している。、その対空戦闘システムは基本的に、原型となったウダロイ級駆逐艦のそれをやや簡素化したものとなっており、いずれも個艦防空を目的とした短射程の兵器であるが、極めて高いレベルにある。なお、本級は、全面的にコンピューター化された統合戦闘システムを構築することで、全般的に対空対処能力を向上させていると伝えられているが、その戦術情報処理装置の形式名は不明である。センサーとしては、MR-750フレガートMA（トップ・プレート）3次元レーダーを有する。フレガートMAはSバンドで動作し、最大探知距離は対空で300km、対水上で30km、シースキマーの探知も可能である。個艦防空ミサイルとしては、やはりウダロイ級と同様に、3K95 キンジャール（SA-N-9 ガントレット）を搭載する。これは、前任者であるクリヴァク級が搭載する4K33 オサーM（SA-N-4ゲッコー）と同程度の規模・射程（12km程度）であるが、垂直発射化され、また新型のMR-360ポドカット（クロス・ソード）射撃指揮装置の採用もあり、即応性や同時交戦能力は飛躍的に向上している。本級は8連装回転式の垂直発射装置を4基搭載しているが、これは原型艦たるウダロイ級駆逐艦の半数である。また、本級の最大の特徴の一つが、砲・ミサイル複合型CIWSの搭載である。原型となったウダロイ級はガトリング式のAK-630 30mm機関砲4基を搭載していたのに対し、本級はコールチク（CADS-N-1）を2基備えている。これは、GSH-6-30L　30mmガトリング式機関砲2門と9M311K（SA-N-11グリソン）近距離対空ミサイル4連装発射機2基を組み合わせたもので、世界初にして2016年現在唯一の砲・ミサイル複合型CIWSである。
本級の最大の弱点として指摘されるのが、専用の対水上攻撃兵器の欠如である。ただし、射程50kmのRPK-6 対潜ミサイルは、副次的に対水上攻撃も可能となっており、最低限の対水上打撃力は有すると言える。また、2番艦「ヤロスラフ・ムードルイ」は、Kh-35ウラン (SS-N-25スウィッチ・ブレード) 対艦ミサイルの4連装発射筒を2基搭載した状態で就役し、1番艦にも同ミサイルが後日装備されると見られている。ウランは西側のハープーンに対比される対艦ミサイルで、従来のソ連/ロシア製対艦ミサイルと比べると威力においてやや劣るが、西側の同様機種とほぼ同等の能力を有しており、ウラン搭載により、本級は最大の弱点を解消したと言える。なお、本級はMR-352ポジティヴE（クロス・ドーム）低空警戒/対水上レーダーを有する。これはSバンドで動作し、本来は対水上警戒と対艦ミサイルの射撃指揮に使用されるものだが、低空警戒にも用いられ、アメリカのAN/SPQ-9に似た性格のレーダーである。
本級の基本設計を「ドレッドノート」に採っていたが、船体形状は同世代のイギリス海軍の弩級戦艦が採用していた短船首楼型でなく、工事が容易な平甲板型船体を採用していた。水面下に衝角（ラム）を持つ艦首から艦首甲板上に「1908年型 Mark X 30.5cm（45口径）砲」を連装式の主砲塔に収めて背負い式に2基を配置。艦上構造物のレイアウトは「ドレッドノート」に準じており、司令塔を下部に組み込む操舵艦橋の背後に2本煙突が立ち、その間には後向きの三脚式の前部マストが立つ。この配置のために主マストは前後を煙突に挟まれ事になり、頂上部の見張り所は高温の煤煙の直撃に悩まされた。煙突の周囲は艦載艇置き場となっており、主マストを基部とするクレーン1基と片舷1基ずつ計2基付いたデリックにより運用された。舷側甲板の中央部には3番・4番主砲塔が前後にオフセットして片舷1基ずつ配置されていたが、艦上構造物があるために反対舷への射撃は不能であった。2番煙突の背後に後部司令塔が設けられ、それを基部として背の低い三脚式の後部マストが立ち、後部甲板上に5番・6番主砲塔が背負い式に2基が配置された。本級には原型にはない副砲が竣工時からあり、「1909年型 12cm（50口径）速射砲」を艦上構造物の四隅に上下に2基ずつ配置して甲板上に8門を配置、舷側中央部にケースメイト配置で片舷7基を配置していたが端部の4門の首尾線方向の射界を得るために船体を切りかいていた。この武装配置により艦首尾方向に最大で30.5cm砲8門と12ｃｍ砲6門、左右方向に最大で30.5cm砲10門と12cm砲11門を向けることが出来た。ネームシップの「ミナス・ジェライス」のみ1920年代に近代化改装を受けており、外見上の相違点では老朽化した主機関を更新した際に、その際に問題があった2本煙突を撤去して主マストの後方に新たに大型の1本煙突に建て替えた点である。艦橋の背後の煙突が撤去されたために艦橋構造を大型化でき、細かい所では操舵艦橋が測距儀を載せた上下二段となり、前部マスト頂上部の露天であった見張り所は密閉化されて射撃方位盤室が設けられた。方位盤室の下には僚艦に射撃諸元を指示する時計型のレンジ・クロック（距離時計）が設置された。レンジ・クロックとは本来は測距儀と射撃方位盤で計算した射撃諸言を砲員に視覚的に示すメーターであるが、艦隊行動時に僚艦に敵艦への針路と距離を示す大型の物であった。主マストの脚には三段の見張り所が設けられ、1段・2段目には探照灯が設置され、3段目は船橋（ブリッジ）化して艦橋と接続されていた。他に後部司令塔上の三脚マストは後部艦橋が設けられた代わりに十字型の簡素なマストに交換された。斉射時に爆風被害の有った艦上構造物の12cm副砲8基は撤去し、船体中央部ケースメイト配置だけの14基に減じられた。