大和级在初建时，配备了4座12门3年式60倍径三联装155毫米舰炮作为其副炮，2座分别位于中心线上层建筑两侧，另外两座则呈背负式分别位于2号主炮塔和后部3号主炮塔之后。这样就可以保证有3座9门副炮瞄准同一舷方向。155三联装炮实际上是当年“最上”级重巡换装203毫米主炮时替换下来的产品。炮身长9.6米，单炮重12.7吨，炮塔重150吨，炮塔厚度25毫米。所使用的弹药也包括被帽穿甲弹APC、高爆弹和三式弹，炮弹重量统一为55.87公斤。

火炮初速高达980米/秒，俯仰角为+55°至-10°。45°仰角时最大射程27公里，最大射高12000米，既可以对舰也可以对空，射速5-7发/分钟。该副炮整体性能优秀，但是副炮塔的装甲厚度略显薄弱，容易遭摧毁并起火。后期为了增强防空火力，拆除了侧舷的两座155副炮，其空间用于增设高炮位。

大和级建成时的中口径高炮是6座89式40倍径双联装127毫米高炮（全部带防盾），共12门。该炮是日海军在二战中的主力舰载高炮，火炮俯仰角+90°至-8°，水平回旋速度7°/秒，俯仰速度12°/秒，所用高炮弹药重23.5公斤。火炮初速725米/秒，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。后期为增强防空能力，改装时又增设了6座89式双联装127（其中半数带防盾），这样127高炮的总数上升至12座24门。

89式高炮的性能在太平洋战争早期尚差强人意，到中后期就越显不堪。其初速过慢，射程和射高也不突出，炮弹采用机械式定时引信，而且反应效率不高，对机动目标杀伤效能低下。大和和武藏的乘员曾反映其过于笨重，要求换装更新式的98式100毫米高炮。

98式65倍径100毫米高炮是旧日本海军在1938年时定型的一种新式兵器。该炮初速达到了惊人的1000米/秒，最大射程与89式相仿，但是射高增至11000米，而且射速高达15-20发/分钟，水平旋转速度和俯仰速度也分别达到了10°/秒和16°/秒。除去身管寿命较短并且没有VT引信的缺陷外，98式是一种非常优秀的高炮，在战争中的效果也非常显著。大和级在战争中后期曾经要求换装，但是直到战沉也未能实现。

大和级的小口径高炮是著名的96式60倍径25毫米高炮，初期的大和级上配备有8座三联装24门96式，后来为了增加防空火力陆续加装，最终大和号在冲绳战沉前的数量高达162门（三联装52座，单联装6座，部分不带防盾），武藏至战沉前为130门（35座三联装炮塔和25座单装单装炮座）。该炮俯仰角+90°至-10°。弹重250克，火炮初速900米/秒，最大射程6800米，最大射高5000米，射速220发/分钟。

战后的评价认为96式高炮射速和精度尚可，但是单发威力和火力密度欠佳。在大和战沉时，共有57架美机被击中，其中大部分是96式的战果，但是其中只有10架被击落。

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解算机等。其中93式15米基线倒分像立体测距仪是世界上最大的战列舰炮光学测距仪，由日本光学会社（也就是尼康公司）于1935年开发。大和舰一共配备了4台这样的测距仪，舰桥最顶端的射击指挥所和主炮观察所里有一台，三个主炮塔上各有一台，均有防护钢板保护。93式测距仪的外筒外径600mm，防热、耐爆风，内有三组测距装置，基线长15720mm，测距范围5000~5万米，配有3名测距手和回旋操作员、俯仰操作员。

九八式方位盘安装于射击指挥所内，为高约2.4米、直径为0.6米的圆筒形光学设备，工作原理类似潜望镜，但结构复杂的多。

大和级的副炮配备有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设备。

光学测距机的精度和基线长度直接相关，一般说来基线越长精度越高。由于有着15米的世界最长基线，因此就光学火控指挥系统看，大和级是世界战列舰中最佳的。

大和号在初建时没有安装雷达，后来建造武藏和大和改造时安装了22号对海电探、13型对空电探、21型电探和E-27逆向电探等雷达设备。

其中22号对海电探是日本第一型使用磁控管技术的雷达，最大作用距离：32.354海里，最小作用距离：2997米；13型电探是小型可搬式対空搜索雷达，据说可以在100公里发现机群、50公里发现单机；21型电探是一款1943年8月投入使用的长波对空搜索雷达，主要装备于大型舰艇上，为舰队防空提供保证，但由于其机械性能不可靠，故障率一直居高不下，故并不被日本雷达操作员所欣赏，大约可以在100公里处发现大机群，70公里处发现单机。

纵观这些日舰雷达，普遍存在着功率低、可靠性差的弱点（22号除外，因其可靠性获得了日本雷达兵的好评），虽然在探测距离上并不逊于同级别美制雷达，但是在探测精度上远远不如。此外，13号电探和22号电探均使用A型示波器，因此它不可能提供出准确的目标的方位角资料，而且完全无法提供仰角资料，而只能通过反射波尖的大小猜测目标的情况。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，日舰的预警能力还是多少得到了改善。

大和号在球鼻型舰首内还装有零号水下听音器，作为对潜艇威胁的警戒，和今天的舰首声纳颇有些相似之处。

一直有人认为，尽管94式舰炮的威力大于MK7型406，但94式的射击精度和火控均下之，所以大和作战效能不如衣阿华。但是从膛压上看，94式在膛压更大的情况下寿命依然有200-250发，其身管强度不比MK7差很多。

就实际打靶成绩看，94式的精度优于MK7。大和号曾经在42年8月的集训上，在25公里上首轮齐射就跨射命中，在44年9月2艘大和级都达到了日本海军要求的35公里处全炮齐射散布300米的极好成绩。而MK7目前可查成绩则是在40年代一次发射高爆弹的测试全部齐射27000码散布600米，38000码散布750米，比大和号差得远。美军战后对大和级三号舰“信浓”的94式（准确地说应该是准备用在“信浓”号上的，因为后来此舰改为航母）进行测试后也提到了其小散布的优点。

除了火炮本身外，大和级还在另外两个因素上占上风，一个是大和号的舰身较宽，风浪条件下主炮射击时更加稳定；另一个因素是，15米基线测距机的长基线和3位立体效果带来的在光学瞄准镜中的最佳观测精度。在白昼条件下作战，大和号能够在更远距离上获得更好的命中效果。

衣阿华等美制战列舰相对日舰的最大优势就是火控雷达。但是火控雷达在白昼情况下的对海作用距离还不如光学测距仪，所以只有在夜战条件下才有可能占到先机。而大和在夜战中也不是完全摸黑作战，一方面有22号对海电探在15公里仍然有较好的探测精度，另一方面日军对在夜战条件下光学观瞄的训练水平较高，日舰曾经多次在夜间天气良好的前提下于15-18公里就发现拥有雷达的美军舰队。因此就雷达落后一条就认为大和舰的对海作战效能不如美军战列舰是有问题的。

实战中看，44年莱特湾海战时大和号在32公里处对美“白平原号”进行齐射，第二波就造成了近失弹损伤。只是后来遭到美机和驱逐舰干扰，再加上美舰释放烟幕掩护，没能够继续获得命中。

相对于海战能力，大和级的对空防护能力才是真正无可争议的软肋。其高炮性能是落后的，无论反应能力还是毁伤能力都有限，而且高射指挥火控也不先进，没有美制高炮那样的雷达引导。从技术条件上讲，大和级的确落后。不过，这并不能解释大和号在最后被击沉时对空战果寥寥的现象。同为装备着落后的对空武器，伊势和日向号战列舰在“捷一号作战”中，由于合理分配防空火力，不但两舰分别获得了9架和7架的击坠战果，而且未受大创伤便安然撤离战区。

大和最终拥有更强大的防空火力（大和为24门127+162门25，武藏为24门127和130门25；伊势级直到最后也不过16门127和108门25）。因此，大和号在防空方面的差劲表现与其说是因为高炮性能落后，还不如说是在最后防空作战中火力分配指挥不当（相对应的，武藏战沉时和大和在莱特湾中取得的战果都比大和特攻时要多，显然不是武器性能的问题）。

大和级重视防护，是当时防御装甲最厚重的战列舰，按照设计要求，舰体防御装甲能承受自身460毫米口径火炮在2万-3万米距离上的打击（着弹速度500米/秒左右），中甲板能够抵御从3900米高度扔下的800公斤重型航空炸弹。为了达到这个目的，负责建造大和级的日本设计师们费尽苦心，从装甲材质、厚度和安放角度都做了最大限度的优化。

在大和级之前的日本战列舰，主装甲带都采用了传统的VC维氏渗碳钢，也就是表面硬化的镍铬合金钢。这种钢材由于表面硬化后韧性下降，因此易碎，而且制作费时费力。为了给大和级用上最优秀的装甲钢，日本开发出了一种新的加工技术，即VH维氏硬化钢，其不再经过表面硬化处理，而是直接运用锻烧和热处理办法对钢材进行硬化，在获得高硬度的同时仍然能够保持韧性。与VC钢相比，VH钢的抗冲击值大有提高，其他性能则基本一致。而且VH钢的制作时间只需要VC钢的1/3，是制造战列舰装甲钢的理想材料。为了能够制作出相应的大厚度锻压件，日本还耗费巨资从德国引进了15000吨水压机。

在大和级上VH钢被用于制造主装甲带和炮塔正面等大厚度装甲。大和级的主装甲带由1320块VH钢组成，从1号前主炮塔前端一直延伸到3号后主炮塔后端，弹药舱、轮机舱和主机等关键部位被集中布置在主装甲带的保护内。装甲带的纵向则从船舯水线部位一直延伸到底部。水线以上的主装甲带厚达410毫米，并内倾20°，相当于560毫米厚的垂直装甲（我们可以根据这个防护值推之94式460炮在2万米的大致穿深，因为主装甲带被要求在此距离上挡住本舰主炮攻击）。

主装甲带以下的侧舷列板厚度自上而下递减为200-75毫米。主装甲带的顶部装甲敷设在战舰的中甲板处，为厚度200-230毫米的含钼均质镍铬合金钢（中甲板装甲的边缘处厚230毫米并带有7°的倾角，当时世界上只有大和号采用了这种先进的倾角甲板设计）。装甲带的前后两端则由270-350毫米的装甲隔壁防护。主装甲带以外的舵机舱也被重甲覆盖，主副舵机舱的顶部装甲厚200毫米，主舵机舱的舱壁装甲厚360毫米，副舵机舱舱壁厚250-300毫米。

主炮塔是战列舰上与主装甲带并重的一个防护区域。大和级的主炮塔是全舰防护最为坚固的地方，主炮塔的正面装甲厚650毫米，并有45°倾角，防护水平在世界战列舰建造史上首屈一指。主炮塔侧面厚度250毫米，后部190毫米，顶部270毫米。主炮炮座的前部和侧部厚度也有560毫米，后部装甲厚380-440毫米。主炮前的主甲板处还敷设了35-50毫米的合金铜护板以增加对主炮弹药库的保护（可抵挡250公斤航弹攻击）。

另一个重点防护部位则是司令塔，大和级的司令塔顶部和侧壁的厚度达500毫米，从司令塔向下延伸至主装甲带的通信线路也由300毫米的装甲保护了起来。

大和级在其他区域的防护也尽力做到尽善尽美。如在位于中甲板的烟囱开口处安装了一块独特的“蜂窝状”装甲块，厚度达380毫米，板面上布满了180毫米直径的小孔，这样既可以排烟顺畅，又可以是这一块区域得到非常有效的保护。烟囱的下部也有50毫米装甲保护。

大和的副炮塔防护长久以来一直为人所诟病，其厚度只有25毫米，只能抵挡近失弹和破片。其实日本的设计师们并非不想增强对副炮塔的防护，而是发现副炮塔如果也披挂重甲，会影响炮塔的重量和回旋转动速度。作为补偿方案，副炮的炮座采用了75毫米厚的CNC含铬合金钢来保护弹药库的通道（实际上是在25毫米的NVNC非渗碳含铬钒合金钢基础上再加50毫米的CNC）。这一处的防护也就成了大和级的一个不起眼的软肋，后来大和号被击沉时2号副炮塔被命中后引起了大火。

对于大和级装甲的质量，长久以来一直有不实的偏见存在，比如曾经有资料宣称，战后美国拿三号“信浓”舰的装甲做测试认为其质量只有同厚度美国装甲的83%。实际上，战后美国的确曾经使用过12块日本海军装甲进行测试，其中就有4块大和型特有的VH型装甲。厚度分别为183毫米，336毫米，380毫米，以及一块660毫米主炮前盾（以上12块装甲据说属于信浓舰，因为其建造中途改装为航母，因此留下了一些重型装甲块），但是410毫米侧舷主装甲带装甲没有出现。

美军使用8英寸、14英寸火炮对以上装甲进行了射击测试，结果如下：

1.183毫米VH钢，测试用火炮：8英寸火炮，测试结果：装甲质量118±1，略高于美军等厚度最高质量装甲。

2.336毫米VH钢，测试用火炮：14英寸火炮，测试结果：装甲质量87±1，为美国等厚度装甲的97%。

3.380毫米VH钢，测试用火炮：14英寸火炮，测试结果：装甲质量82±1，为美国等厚度装甲的92%。

4.660毫米VH钢，测试用火炮：16英寸50倍径火炮，测试结果：装甲质量90±3，美国海军没有等厚度装甲可以与之比较，而且我们也可以看到其质量甚至高于300毫米美日装甲。

除了大和特有的VH钢外，被用于大和中甲板的MNC装甲和次要部位的NVNC装甲也经受了测试，大致结果是178毫米的MNC装甲只相当于美国装甲的90%，但248毫米级别的MNC上升至98%，而307毫米NVNC装甲虽然没有美国装甲可以比较但是至少好于等厚度德国装甲（日本装甲为91±1，德国为90±1），虽然380毫米等级美国测试弹道极限德国KC钢好于VH钢（97-98 vs 82±1），但相对于日本NVNC装甲的弹道极限91±1vs德国装甲的90±1相差1的巨大优势，显然并不能说明什么。

上面的实验数据表面，183毫米级VH甚至是美军等厚度最高级别装甲都处于相差达1的极大劣势（日本#3113的118±1vs美国RR324的117±1），但是336和380毫米VH钢弹道极限则分别略微下降到相当于97%和92%的美国等厚度装甲，也就是说随着装甲加厚，日本VH钢的防护效能并不能达到和厚度同步增长。因而可以推断出，660毫米VH钢的等效防护系数必然更低，从183毫米到380毫米的下降幅度来看，660毫米VH钢防护效能相当于美国等厚度装甲的83%是合理的推断。

而且值得注意的是，这里用于测试的是战争中开工的“信浓”号的装甲，（上述测试装甲没有一块来自信浓，且上文提到的日本装甲钢最晚都是1941年生产），由于缺少熟练工和稀有资源缺乏，其装甲工艺水平与开战前开工的“大和”、“武藏”相比或许略差。比如VH的镍含量，“大和”为3.7-4.2，而美国人测试的4块VH只有3.65-3.82。

那么大和主要部位的防护究竟如何呢？理论上衣阿华战列舰的MK7型50倍径406舰炮只有在短于16公里的近距离上击穿其410毫米20°倾角主装甲带，而面对650毫米45°倾角主炮塔炮盾，MK7只有靠近到0距离才有可能击穿（远距离下落角够速度不够，近距离速度够下落角无法应付大倾角）。反过来，大和级在27公里的距离上可以击穿衣阿华的任意部位，包括主装甲带、司令塔和主炮塔炮盾。也就是说，大和级由于最强的主要部位防护，再搭配上最强的反舰火力，使其在传统的战列舰炮战中具备了凌驾于其他任何一款战列舰的优势。

大和级的水下防护设计被要求能够抵御400公斤TNT当量的爆炸，被命中2-3条鱼雷不影响作战，这一指标在诸多战列舰中非常罕见。为了达到这个设计要求，大和级采用了三重船底来应对水下爆炸，并且设计了1147个水密舱来增加抗沉性。但由于大和舰设计时强调集中防御思想，因此水下防护系统的长度只占全舰长度的40%，对于抗击舰艏和舰艉的水下爆炸是十分不利的，但对舰首鱼雷攻击完全无关紧要，即使全部炸烂也完全不影响航行。