船体
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建造中的大和号
吴市海事历史科学馆中，1:10的大和号战舰模型
大和型战舰的舰体长宽比为6.76:1，为主炮射击提供了稳定的平台并尽可能缩短了重装甲覆盖的面积；由于主机功率并不高，所以日本专家当年为了提高动力的利用效率，设计了40种船模进行论证，最终确定的是球鼻型船艏。大和号舰艏水线以上部分明显向外前倾，舰艏前端成半圆形，其两舷大幅度外张，借以减少舰艏上浪。舰艏水线以下部分采用球鼻艏，其位置在水线下约3米处，和尖削型舰艏相比，这种新构型可以减少8%的兴波阻力，同时还减少了约3米的水线，从而节省了30吨左右的排水量。
动力
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大和型安装4座蒸汽轮机，蒸汽压力25千克/平方厘米，蒸汽温度325度，最高输出功率153,553轴马力，最高速27.46节（试航状态），最大续航力10,000海里/16节（最大重油装载量6300吨）。大和舰还装有8座发电机，总功率为4,800千瓦。大和型动力系统的功率低于翔鹤级航空母舰采用的主机。但是由于舰型设计的改进（球鼻型舰首）缩小了阻力，因而达到了设计所要求的27节航速。
武备
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大和46公分炮弹展于靖国神社
武装方面，其装备三联装460毫米/45倍口径主炮3座，为隐瞒其真实口径，命名为“九四式四十厘米炮”，是当时口径最大的战舰主炮，舰桥前安装两座，舰桥后安装一座。每座三联装炮塔总重1720吨，炮身重165吨，加上弹药和炮塔装甲的总重约2700吨，相当于当时大型驱逐舰的排水量。发射的穿甲弹为91式穿甲弹，炮弹重量1460千克，在为20km处对垂直甲穿深494毫米，对水平装甲侵彻109毫米，30km处的数据分别为360毫米和189毫米。俯仰角+45°—-5°，填弹角度固定为+3°。火炮俯仰和炮塔转动均由液压驱动，俯仰速率8°/秒，炮塔旋转一周需3分钟。炮弹装填为半自动机械化装弹机，扬弹速度10发/分钟，但是射速只有1.8发/分钟，略低于Mk 7 16英寸舰炮。单管火炮寿命200-250发。
4座（改装拆除2座）三联装三年式155公厘舰炮是最上级巡洋舰改装时拆卸下来的，以45°仰角时最大射程27公里，最大射高12000米，副炮既可以对舰也可以对空，射速5-7发/分钟。
高炮为双联装八九式127公厘高射炮6座（改装增加6座），配备机械式定时引信，对空最大射程14800米，最大射高9400米，射速14发/分钟，身管寿命800-1500发。此外装备大量日军制式三联装九六式25毫米高射机炮8座（改装增加至52座三联装和6挺单装），对空最大射程6800米，最大射高5000米，射速220发/分钟以及4挺九三式防空机枪，对空最大射程5000米，最大射高3000米，射速450发/分钟。
装甲
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装甲方面，侧舷装甲带（最大）410毫米，炮塔（正面）650毫米，炮座560毫米，弹药舱顶板270毫米，上层甲板55毫米，主甲板200毫米，指挥塔（最大）495毫米。装甲重量21266吨。
大和级重视防护，是当时装甲最厚重的战列舰，侧舷水线装甲厚度41厘米拥有20度的倾斜角，两层水平装甲厚度合计超过25厘米，炮塔正面装甲厚度65厘米，其要害部位的装甲防护可谓是面面俱到。大和级战列舰是名副其实的是历史上最大的，主炮威力、装甲防护最强的战列舰。大和级的关键部位使用VH Face-Harden高硬度装甲板制造，乃是日本以英制KC-Type为基础改良而来，而KC-Type装甲则是在1913年跟著向英国购买的金刚号巡洋战舰而引进日本的。
雷达和火控系统
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大和级在初建时，雷达技术尚未成熟。1941-1944年海军研发出首批舰用搜索雷达，并在1940年命名为22型对海电探（对海搜索雷达）、21型对空电探（对空搜索雷达），安装到多艘舰只。其中22型电探是日本第一型使用磁控管技术的雷达，而且是日本制造的电探中能发挥到较良好的性能，其雷达波长10厘米，属超短波对海雷达，功率2千瓦，22型的测距误差为700米，一般可探测到35公里内的战列舰、20公里内的巡洋舰、17公里内的驱逐舰。
而21型电探（1943年安装在大和级的93式15米基线倒分像立体测距仪上），其雷达波长1.5米，功率5千瓦，可探测100公里内的战机群、70公里内的战斗机、20公里内的战列舰；测距误差则有1-2公里。由于21型雷达过于笨重、功率低、可靠性差、故障率居高不下的弱点，因此大和级在1944年改装时，在后桅安装了新式的13型对空电探，但测距误差却大幅提高，其功率10千瓦，可探测50-100公里内的机群，50公里内的战斗机及30公里内的轰炸机。
大和级在1944年改装后，成为唯一一级拥有雷达信号接收能力的日本军舰，战时会使用E-27逆向电探（雷达信号接收机，1943年安装），它可接收300公里外敌舰雷达发出的侦测电波，并将雷达波数据传返舰上处理分析以提前预警。
此外，21型电探、13型电探、22型电探均没有采用方位显示器和距离显示器，因此它们完全无法提供目标的方位角资料，也无法提供仰角资料，只能通过反射波的大小猜测目标的情况（即“最大感度法”/“单瓣法”）。即便如此，和战争初期根本没有雷达预警的情况比起来，在有多种对空对海雷达后，大和级的预警能力还是多少得到了改善。
武藏号在1944年沉没，未有装上更多雷达及电子系统。大和号在1944年下半叶在球鼻型舰首内安装零号水下听音器，作为对潜艇的警戒，和今天的舰首声纳颇有些相似之处。
大和级主炮的火控系统包括93式15米基线倒分像立体测距仪、98式射击仪、98式方位瞄准仪和机械式弹道计算机等。副炮配备有8米基线测距仪等光学瞄准设备，89式127毫米和96式25毫米高炮则有4.5米测距仪、2.5米测距仪和94式高射指挥仪等火控系统。
但整体来说，日本海军的雷达在性能上要比美国的同类产品落后，而且日本舰艇也没有安装火控雷达，因而使大和舰的夜战能力低于美国战列舰。
极端的机密措施
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日本军方对大和级采取的保密措施空前绝后：不仅像长门级一样航速、火炮口径、装甲之类数据是完全保密的，连它本身的存在都作为绝对机密，对海军省内部的非相关人士都要隐瞒想法。[1][2]能接触到图纸的工程师要在保秘誓书上按指印。[3]图纸在不使用的时候都保存在两重的保险库内。[4]武藏号在建造时遗失了一张图纸，结果导致特高课对能接触到图纸的人员进行了一个月的审问，有数人受到酷刑而不得不退出制图工作。[5]最终弄失图纸的少年制图工受到了徒刑两年、缓期三年的判决。[6]火炮的口径是高度机密，连联合舰队司令山本五十六视察时想询问都被婉拒了。[7]莱特湾海战时栗田健男中将都不知道它的口径，有被美军捉去的俘虏推测为很接近的“45公分”。[8]渊田美津雄1936年在海军大学校就读时就和大西泷治郎航空本部教育部长一起反对“丸四计画”。[9]受著航空搭乘员训练时的豊田穣就曾在机上听教官介绍大和舰。[10]
还有一些例子表明舰名在海军中流传开来：曾有炮术学校报名者把第一志愿到第三志愿全都填上“大和”。[11]1943年源田实到横须贺海军炮术学校讲课时，说“世界三大笑话就是，万里长城，金字塔，大和武藏”，结果教导主任黛治夫把他狠训了一顿。[12]在吴市曾有名坪井的水兵上岸公干，由于手插在口袋里违反军纪而被宪兵拘留，问及所属舰时自报大和号，对方立刻惊讶地问“是一号舰吗”，随即只是简单地批评教育一下就释放了。[13]
不过至少对吴市和长崎的居民来说，超级巨舰早已不是秘密。 [14]在大和号（1号舰）下水后，从吴市的平原町就能清楚见之。[15]不过当时的平民自主配合军方政策：不向外人谈论该舰。[16]但到了战争末期社会上已经开流传“海军拥有比长门更大的战舰”的说法，大和战沉之后这个消息也在吴市悄悄流传。[17]此时美军已经知道了两舰的舰名，于冲绳战役时投下宣传单宣布“大和号已经沉没，其姐妹舰武藏号也在菲律宾海战沉了”。[18]历史学家一般认为采取如此保密措施的原因是怕美国得知日本拥有18英寸主炮的战列舰后也建造同样火力的战列舰，从而在品质上赶超日本海军。[19]牧野茂在对比日美战列舰的防御时说“设计上的漏洞实在不少，而其原因之一就是整个设计都是在密室里进行，这些机密措施导致的结果，是得不偿失的，这一点应当牢记于心”。[20][21]