主砲には、重量134kgの砲弾を最大仰角30度で28,000mまで届かせることができる「Model 1924 20.3cm（50口径）砲」を「Model 1929」連装砲塔に収めた。動力は電動、俯仰能力は仰角30度・俯角5度で、船体首尾線方向を0度として左右135度の旋回が可能である。搭載砲弾は600発、発射速度は毎分3発である。しかし、当艦の主砲は実戦では使用されなかった。推測では実用性が低かったと考えられている。その理由は、主砲は浮上後に砲口に填められた栓を外したり、防水装備を解除するなど、砲撃準備をしなければ使用できず、発射可能になるまで浮上から最速でも2分30秒を要するため、浮上し戦闘準備を終えるまで標的は待ってくれず、場合によっては体当たりなどの思わぬ「逆襲」を受けかねないこと、浮上によって潜水艦の長所である秘匿性が失われ、攻撃時は潜水艦自身が危険に晒され続けること、大きな攻撃力を持つ巨砲も小さな船体では動揺が激しく、命中させるのが著しく困難であるにもかかわらず、逆に潜水艦自身は防御力が皆無で機銃弾程度の被弾でも潜行不能に陥ることなどである。ただし、第二次大戦後期までは潜水艦の浮上砲撃は十分有効であり、通商破壊戦では魚雷の節約のため、雷撃後可能であれば浮上し砲撃でとどめを刺した。8～15cmほどの搭載砲を使用した際には、数十～百発以上の砲撃が撃沈まで必要であった。主砲の他、従来型の潜水艦と同じく対艦攻撃用に魚雷も装備しており、艦首に55cm魚雷発射管を片舷2門ずつ、計4門を、対水上艦や商船攻撃用として後部甲板内部に四連装発射管を1基装備し、予備魚雷は16本である。さらに商船攻撃用に40cm魚雷用の旋回式四連装魚雷発射管を1基装備しており、予備魚雷8本を搭載していた。搭載機はマルセル・ベソンMB411型低翼単葉複座水上機で、フロートを2つ装備し、分解して格納することが可能だった。近接火器と対空火器としてオチキス社製の「1925年型 3.7cm（50口径）機関砲」を単装砲架で2基配置していた。他に「オチキス M1929 13.2mm（76口径）機関銃」を連装砲架で2基搭載した。このうち、就役後の1942年に13.2mm機銃は全て撤去し、「マキシム 12.7mm（62口径）機関銃」の連装砲架2基に換装している。
再建翌年の1957年（昭和32年）から、総合電機企業の日立製作所が、塔の側面に文字広告を掲出。当初は、松下電器産業（現在のパナソニック）に広告の掲出を打診したが、当時社長だった松下幸之助の判断で掲出を見送った。幸之助は配線工として初代通天閣の工事に携わっていた（詳細後述）が、日立のネオンが「地元の名物」として広く認知された後年に、広告の掲出を見送ったことを悔いたという。「通天閣は公共性の高い建物」という配慮から、西面には、日立の広告掲出開始と同時に大型の寒暖計（マンモス寒暖計）を1970年（昭和45年）まで設置。同年以降は、西面にのみ広告を掲出せず、大阪府・浪速警察署・浪速消防署による3パターンの標語（地元の中学生からの公募で選ばれた交通安全の標語など）を交互に表示できるネオンを設置している。現在は、日立の製品名を表示できるネオンを北面と南面、日立の英語社名ロゴ（HITACHI）と日立グループのスローガン（Inspire The Next）を交互に表示できるネオンを東面に設置。一時は、4面とも社名（日立）のみのネオンで構成したり、大阪万国博覧会のPR・大阪21世紀計画に関するメッセージ・国際花と緑の博覧会のカウントダウンなどのネオンを東面に取り付けたりしていた。なお、東面には広告掲出開始当初から、2016年（平成28年）のリニューアル工事（詳細後述）までアナログ形式の大時計を設置。大時計にオルゴールを取り付けた1970年以降は、オルゴールで演奏された日立のCMソング（現在は「日立の樹」）のメロディーが、少なくとも毎日正午にスピーカーを通じて流されていた。また、広告の掲出開始から2001年までは、日立の社章である「亀の子マーク」のモノグラムが展望台の真下（広告の上部）に付けられていた。同年のマーク使用中止・ネオン更新を機に撤去されてからは、ライトアップの効果を高めるべく、展望台の真下を横に囲む格好で3本のネオンラインを設置している。もっとも、オイルショックに伴う通産省（当時）の省エネ指導を受けて、1974年（昭和49年）1月16日から1976年（昭和51年）7月2日までは全面消灯を実施。1976年7月3日から1979年（昭和54年）4月27日までは、「消費電力を以前の4分の1に抑える」という条件で、一部のネオンを点灯させていた。関係者による交渉や運動などの結果、1979年4月28日に全面点灯を再開。地元では、再点灯初日から3日間にわたって祝賀カーニバルが催されたという。2012年（平成24年）からは、女性に乳がん検診の早期受診を勧めるピンクリボン運動の一環として、乳がん検診推進月間初日（10月1日）の夜間にピンク色のネオンを点灯させている。2015年には、阪神タイガースによる球団創設80周年記念プロジェクト「Yellow Magicプロジェクト」とのコラボレーション企画として、公式戦開幕日の3月27日から「イエローライトアップ」を随時実施。実施期間中には、広告以外のネオンの色を、阪神のチームカラーである黄色（イエロー）に変えていた。全面点灯の復活後も、5 - 6年に1回のペースで実施するネオン広告のリニューアル工事や、ライトダウンキャンペーンへの協力などを目的に一部消灯や全面消灯を実施する日がある。