本級のボイラー数は「ペトロパブロフスク」と「ポルタヴァ」は12基で、「セヴァストポリ」のみ14基で異なっていた。ボイラー室は中央隔壁と横隔壁で「田」の字のように4室に区切られており、ボイラー室2部屋に煙突1本が割り振られて計2本煙突となっていた。推進機関は直立型の三段膨張式四気等レシプロ機関2基2軸推進で要求性能は10,600馬力であったが、幾度かの改修の結果「ペトロパブロフスク」は11,213馬力で16ノットを発揮した。なお、「ポルタヴァ」が日本海軍に鹵獲され「丹後」となった時に老朽化したボイラーを搭載形式はそのままに宮原式石炭専焼水管缶16基に換装し、これにより推進機関はそのままで最大出力は10,600hpへとアップした事により最大速力も16.2ノットへと向上した。燃料は石炭950トン搭載時に10ノットで3,000海里の航続能力を得た。
副砲には「Pattern 1892 15.2cm（45口径）速射砲」を採用した。その性能は41.4kgの砲弾を仰角20度で11,520mまで届かせられ、射程5,490mで43mmの装甲を貫通できた。この砲を新設計の連装砲塔4基に収め、他に舷側中央部に単装砲架で4基搭載した。俯仰・旋回能力は砲塔形式で仰角20度・俯角6度で旋回角度は135度で発射速度は毎分3発、単装砲架では仰角20度・俯角5度で旋回角度は100度で発射速度は毎分5発の設計であった。砲塔の旋回・砲弾の揚弾・装填は主に電力で砲身の俯仰は人力を必要とした。他に対水雷艇迎撃用にフランスのオチキス社の4.7cm砲をライセンス生産した「Pattern 1873 4.7cm（43.5口径）速射砲」を採用した。その性能は1.5kgの砲弾を仰角10度で4,575mまで届かせられた。この砲を単装砲架で20基を搭載し、うち4基は艦載艇の武装として別個に配置した。俯仰能力は仰角25度・俯角23度である。砲身の俯仰・砲塔の旋回・砲弾の揚弾・装填は主に人力を必要とした。発射速度は毎分50発であった。その他に近接火器として3.7cm速射砲を単装砲架で28基を搭載した。対地攻撃用に「パラノフスキー6.35cm（19口径）野砲」を2基搭載した。対艦攻撃用に38.1cm魚雷発射管を単装で1番主砲塔の側面と後部マストの側面に1門ずつ計4門、45.7cm水中魚雷発射管を艦首の側面に片舷1門ずつ計2門装備した。
主砲は前級に引き続き「Pattern 1895 30.5cm（40口径）砲」を採用した。その性能は331.7kgの砲弾を、仰角15度で14,640mまで届かせられ、射程5,490mで201mmの舷側装甲を貫通できた。この砲を新設計の連装砲塔に収めた。俯仰能力は仰角15度、俯角5度である。旋回角度は単体首尾線方向を0度として左右135度の旋回角度を持つ、主砲身の俯仰・砲塔の旋回・砲弾の揚弾・装填は主に蒸気ポンプ動力による水圧で行われ、揚弾機は電力で共に補助に人力を必要とした。発射速度は毎分1発の設計であった。
ヴェルナー・ヘーゲマン（Werner Hegemann, 1881年6月15日 - 1936年4月12日）はドイツ・マンハイム出身の都市計画家。1901年、ベルリン大学で哲学と歴史学を専攻後、1903年パリへ渡り経済学を修める。住宅問題に関心をもち、1904年住宅調査官としてアメリカ合衆国へ、翌年から1906年まではフランスで国際経済学を学ぶ。1907年、ベルリンに戻り大学で都市計画を研究し始める。1908年、ミュンヘン大学で博士号を取得した後、1909年に再渡米、「ボストン1915」という都市計画展の責任者に抜擢され。この会で大ボストン計画を発表。都市環境の改善や産業発展を試みる提案で、展示には約20万人ほどが来場し、成功をおさめた。その後叔父によってドイツに呼び戻され、ボストンでの都市計画展を成功させたことから、政府主導による「Greater Berlin」計画（1910年）に際して主催者側よりベルリン都市計画展の統括者に推薦された。1910年、29歳でベルリン都市計画展の統括者に抜擢され、1910年ベルリン、1911年デュッセルドルフでの国際都市計画展を成功に導く。再度1913年から講演旅行のために渡米し、都市計画講演で全米約30都市を訪問。訪問先では実際に計画案を作成している。1914年には西海岸から中国と日本を、つづいてオーストラリアを視察。母国が第一次大戦中のため、1915年アメリカに戻り、1921年まで留まる。翌1922年にアメリカでの成果を『The American Vitruvius』という題名で出版する。1922年にドイツに戻って以降は著述業に専念し、建築都市計画に関する雑誌『Wasmuths Monatshefte für Baukunst』と『Der Städtebau』を創刊するが、ナチスが台頭し、結果1933年、アメリカに三たび渡る。1935年から没するまでコロンビア大学の都市計画学講座客員教授をつとめた。