Корпус броненосца изготавливался из стальных листов, методом клёпания, и имел гладкую верхнюю палубу, прямой форштевень и скруглённую корму. В отличие от предыдущих русских кораблей форма надводной части корпуса, этих броненосцев, была необычной: борта над батарейной палубой были сильно завалены внутрь, что способствовало компенсации весовых нагрузок установленных на верхней палубе башен среднего калибра. Корабль имел двойное дно, носовую и кормовую платформы, жилую (броневую), батарейную и верхнюю палубы. Форштевень, который образовывал носовую оконечность, выполнял и функцию тарана. Таран выдавался вперед от плоскости носового перпендикуляра на 2 метра и подкреплялся броневой палубой изнутри и шпироном снаружи. Ахтерштевень являвшийся кормовой оконечностью броненосца, включал рулевую раму и прикреплённый к ней руль. В подводной части корпуса, ниже ватерлинии, примерно от центра носовой башни до центра кормовой проходили боковые кили, которые служили для уменьшения бортовой качки. Шпангоуты собирались из листов стали толщиной 12,7-мм. Шпация (расстояние между шпангоутами) в средней части корабля (между 20 и 80 шпангоутами) составляла 1,22 метра, а в оконечностях — 0,92 метра. Двойное дно делилось флорами на независимые отсеки. В диаметральной плоскости корабля, в районе котельных и машинного отсеков (от 31 по 70 шпангоуты), проходила продольная водонепроницаемая переборка, а также имелись две бортовых продольных переборки, причём в машинных отделениях (с 60 по 70 шпангоуты) бортовые переборки были ближе к бортам, чем в котельных (с 31 по 60 шпангоуты). Между наружной обшивкой и бортовыми переборками располагались главные угольные ямы, которые также служили и дополнительной защитой механизмов во время боя. Наружная обшивка состояла из стальных листов толщиной до 15-мм. Она крепилась к корпусному набору с помощью заклёпок. Система броневой защиты корабля состояла из вертикальных поясов по ватерлинии, каземата, башен и боевой рубки. Горизонтальная броневая защита включала броневую палубу, которая настилалась поверх вертикального броневого пояса. Плиты бортовой поясной брони имели различную толщину, а их длина равнялась 73,15 метра, высота - 2,29 метра. Плиты крепились к корпусу с помощью броневых болтов, через деревянную подшивку из толщиной 254-мм, которые проходили сквозь бортовую обшивку, подкладку и вворачивались в саму плиту. Надводная часть плиты (0,9 метра) имела большую толщину, а подводная (1,39 метра) постепенно утончалась. Средняя часть броневых плит длиной 46,2 метра (от 32 до 70 шпангоутов) имела толщину 406-мм (на «Полтаве» и «Севастополе» 368-мм), на 1,23 метра от верхней кромки. В районах с 20 по 32 шпангоуты и с 70 по 80 шпангоуты толщина броневого пояса была 305-мм (на «Полтаве» и «Севастополе» 254-мм). К нижней кромке толщина пояса везде уменьшалась вдвое. С концов главный пояс закрывался траверзными переборками толщиной 229-мм (носовая) и 203-мм (кормовая). Оставались небронированными оконечности: в носу и в корме. Поверх пояса непосредственно на жилой (броневой) палубе во всю длину и ширину корабля стелились броневые листы разной толщины. Толщина броневых листов, проходящих по верхней кромке броневого пояса, составляла 51-мм, а в оконечностях, где не было бортовой брони, палуба имела форму свода (карапасная) с толщиной 63-мм в средней части и 76-мм на скосах и проходила ниже ватерлинии. Все люки жилой палубы закрывались броневыми 63-мм крышками. Вокруг люков, по их периметру, имелись броневые комингсы толщиной 51-мм. Каземат в носу и корме защищали наклонные к ДП броневые плиты толщиной 127-мм, по высоте доходящие до башен главного калибра. По бортам находились броневые плиты толщиной 127-мм, которые имели общую длину около 50 метров и высоту 2,29 метра. Всего в броневую систему каземата входили плиты общим весом в 303 тонны. На кораблях этого типа толщина и качество броневых листов были различными. Боевая командирская рубка имела броневые плиты толщиной 229-мм и весом в 27 тонн. Башенные установки 305-мм орудий защищались броневыми плитами толщиной 254-мм, а сверху прикрывались бронёй толщиной в 51-мм. Их общий вес равнялся 618 тонн. Установки 152-мм орудий защищались броневыми плитами толщиной 127-мм, а сверху прикрывались бронёй толщиной в 25-мм. Их общий вес равнялся 280 тонн. На баке располагались носовой сходной трап на батарейную палубу, кнехты, катбалки, шпиль, носовая башня с 305-мм орудиями главного калибра и начинались надстройка с мостиком, боевой и штурманской рубками. На шкафуте (площадь верхней палубы между фок- и грот-мачтами) размещались продолжение надстройки с мостиком (продолжение), первая дымовая труба с прямыми вентиляционными трубами, сходные трапы, капитанская рубка и две носовые бортовые башни с 152-мм орудиями. На шканцах (площадь верхней палубы между грот- и бизань-мачтами) располагались продолжение надстройки сетки для матросских коек, световые люки, сходной трап, вторая дымовая труба с прямыми вентиляционными трубами, сходной трап, спасательные вельботы, машинные люки, площадка для кормового компаса, вентиляционные раструбы и две кормовые бортовые башни с 152-мм орудиями. На корме размещались кормовая башня 305-мм орудий главного калибра, кормовые сходные трапы, световые люки над буфетом и кормовой балкон в районе батарейной палубы. Каюта командира корабля, помещения адмирала и часть офицерских кают располагались в кормовой части батарейной палубы броненосца, каюты кондукторов, столовая кондукторов, корабельная церковь, канцелярия находились побортно в носовой части батарейной палубы. Кают-компанию офицеров и остальные офицерские каюты расположили в кормовой части жилой палубы. Все помещения корабля имели электрическое освещение.
Непотопляемость корабля обеспечивалась делением корпуса поперечными водонепроницаемыми переборками на 11 отсеков:

1. Таранный отсек;
2. Носовой провизионный отсек;
3. Отсек водяных цистерн;
4. Якорный отсек;
5. Носовой минно-артиллерийский отсек;
6. Носовой кочегарный отсек;
7. Кормовой кочегарный отсек;
8. Машинный отсек;
9. Кормовой минно-артиллерийский отсек;
10. Кормовой провизионный отсек;
11. Рулевой отсек.

Якорное устройство включало два становых Адмиралтейских якоря весом по 6,55 тонны, два запасных якоря Мартина весом по 4,59 тонн, два верпа и якорные цепи.

Спасательные средства броненосца состояли из двух миноносных паровых катеров, двух паровых катеров, двух 20-вёсельных барказов длиной 11,6 метра, одного 14-вёсельного рабочего катера длиной 10,4 метра, двух 6-вёсельных ялов, одного 16-вёсельного катера и двух 6-вёсельных вельботов длиной 8,5 метра, а так же матросских коек, которые вязались в кокон и могли держать на плаву человека до 45 минут, а потом тонули. Матросские койки устанавливались в специальные коечные сетки и служили для защиты людей от пуль и осколков во время боя.

Главная энергетическая установка броненосца механическая, двухвальная с двумя паровыми машинами и 14 огнетрубными котлами (16 котлов на "Севастополе"), которые располагались в четырёх котельных и двух машинных отделениях.
Паровая машина английской фирмы «Хамфрейз энд Теннант» ("Полтава") вертикальная, трехцилиндровая, тройного расширения пара с цилиндром высокого давления, цилиндром среднего давления и цилиндром низкого давления имела мощность 5627 индикаторных л.с. при полной скорости хода в 16,5 узла и передавала вращение на один четырёхлопастный винт Грифитса диаметром 4,5 метра.
Паровая машина английской фирмы «Хоторн Лесли» ("Петропавловск") вертикальная, трехцилиндровая, тройного расширения пара с цилиндром высокого давления, цилиндром среднего давления и цилиндром низкого давления имела мощность 5606 индикаторных л.с. при полной скорости хода в 16,38 узла и передавала вращение на один четырёхлопастный винт Грифитса диаметром 4,5 метра.
Паровая машина Франко-Русского завода ("Севастополь") вертикальная, трёхцилиндровая, тройного расширения пара с рабочим давлением 6,68 атмосферы, с цилиндром высокого давления, цилиндром среднего давления и цилиндром низкого давления имела мощность 4684 индикаторных л.с. при полной скорости хода в 15,8 узла и передавала вращение на один четырёхлопастный винт Грифитса диаметром 4,5 метра.
Паровой котёл цилиндрический, огнетрубный, пролетного типа, четырёхтопочный. При неработающей машине питание котлов осуществлялось с помощью паровой донки. Наибольшее рабочее давление пара в котле 60 фунтов на кв. дюйм (0,42 МПа), длина котла 20 футов (6,1 метра), а диаметр 5 футов 6 дюймов (около 1,7 метра). Помимо главных котлов на броненосце имелись и вспомогательные котлы. Полный запас топлива (угля) включал 1200 тонн, что позволяло броненосцу пройти более 3700 миль при скорости хода в 10 узлов.

Электроэнергетическая система постоянного тока имела напряжение 60 В и включала 4 динамо-машины "Сименса-Гальске" мощностью по 38,4 кВт каждая и 1 динамо-машину "Сименса-Гальске" мощностью 19,2 кВт, которые служили для питания шести прожекторов "Манжена" с диаметром отражателя 75-см, электроиндикаторов руля, указателей орудий, электрических звонков, стационарной радиостанции системы Попова — Дюкрете с дальностью действия до 15 миль, а так же бортового и внутрикорабельного освещения.

Вооружение броненосца состояло:

1. Из 4 одноствольных 12-дюймовых (305-мм) орудий Обуховского завода с длиной ствола 40 калибров, расположенных в двух поворотных башнях в носовой и кормовой части. Орудие стальное, нарезное, с гидравлическим приводом замка и поршневым затвором. Оно не имело цапф, а время открывания замка составляло не более 14 секунд. Башня с наружным диаметром в 8,7 метра комплектовалась гидравлическими приводами наводки и заряжания и электрическими приводами подачи боезапаса. Зазор между вращающейся частью башни и палубой защищался мамеринцем из стали. Время поворота башенной установки на 132° составляло 1 мин, а сектор обстрела по горизонтали составлял 270°. Досылка снарядов производилась с помощью гидравличес­кого прибойника. Заряжались орудия при фиксированном угле возвышения, но при любом положении башни, а фактическое время заряжания орудия составляло 2 мин 22 секунды. В состав боекомплекта, из 58 выстрелов на ствол, входили снаряды из закаленной стали весом 331,3 кг и заряды к ним весом 106 кг бездымного пороха. Угол максимального возвышения орудий доходил до +15°, а скорость снаряда составляла 792 м/с при максимальной дальности стрельбы в 12,94 км. Вес башни с 2 орудиями и бронёй - 581,668 тонны.
2. Из 8 одноствольных 6-дюймовых (152-мм) орудий системы Канэ с длиной ствола 45 калибров, расположенных побортно в четырёх поворотных башнях, две в носовой и две в кормовой части. Орудие стальное, нарезное, с поршневым затвором размещалось на станке Канэ с центральным штыром и демонтированным поворотным механизмом. Башня имела вращающийся цилиндрический стол, ось которого, была сдвинута назад по отношению к оси трубы подачи боезапаса. Башня могла вращаться от электропривода и в ручную. Углы обстрела носовых башен составляли 0-130°, кормовых — 45-180°. Вертикальная наводка орудий только ручная. Подача боезапаса осуществлялась с помощью электропривода. Расчёт башни 6 человек. Скорострельность - до 2 выстрелов/мин. В состав боекомплекта, из 200 выстрелов на ствол, входили снаряды весом 41,3 кг с взрывчатым веществом весом 1,365 чёрного пороха и ударной трубкой. Угол максимального возвышения орудия доходил до +15°, а скорость снаряда составляла 792 м/с при максимальной дальности стрельбы в 9,7 км. Вес башни с 2 орудиями и бронёй - около 300 тонн.
3. Из 4 одноствольных 6-дюймовых (152-мм) орудий Канэ с длиной ствола 45 калибров, расположенных побортно на батарейной палубе, между бортовыми 152-мм башнями. Орудие стальное, нарезное, с поршневым затвором размещалось на станке Канэ с центральным штыром и поворотным механизмом. Компрессор станка гидравлический. Угол поворота орудия в горизонтальной плоскости 100°. Расчёт установки включал 6 человек. В состав боекомплекта входили снаряды весом 41,3 кг с взрывчатым веществом весом 1,365 чёрного пороха и ударной трубкой. Боезапас включал 200 выстрелов на ствол. Скорострельность орудия - до 5 выстрелов в минуту. Угол максимального возвышения орудия доходил до +18°, а скорость снаряда составляла 792 м/с при максимальной дальности стрельбы в 11,1 км. Вес установки - около 9 тонн.
4. Из 12 одноствольных 47-мм пушек Гочкиса с длиной ствола 43,5 калибров, расположенных побортно на баке, на спардеке, над кормовым балконом и под ним. Орудие имело воздушное охлаждение и одиночное унитарное боепитание. Подача боеприпасов осуществлялась вручную. Расчёт пушки - 4 человека. Боезапас состоял из стальной или чугунной гранаты весом в 1,5 кг. Угол вертикальной наводки составлял от -23° до +25°. Скорострельность пушки - 15 выстрелов/мин., начальная скорость снаряда 701 м/с., а максимальная дальность стрельбы до 4,6 км. Вес установки со щитом доходил до 448,5 кг.
5. Из 28 одноствольных 37-мм пушек Гочкиса с длиной ствола 23,5 калибра, расположенных на боевом марсе (10), на мостике (6), на батарейной палубе в корме (4), в корме на нижней палубе (6) и две пушки устанавливались на миноносных катерах. Пушка устанавливалась в стакан, который крепился к борту или другой части судна болтами. Расчёт пушки включал 2 человека. Скорострельность без исправления наводки составляла 20 выстр. /мин. Боезапас включал около 2000 выстрелов на ствол. Граната весом 0,5 кг развивала начальную скорость в 442 м/с и имела дальностью стрельбы по морской или береговой цели при угле возвышения в +11°- до 2,8 км. Масса орудия с замком и станком доходила до 260 кг.
6. Из 2 однотрубных, неподвижных 457-мм подводных торпедных аппаратов (ТА) производства завода Лесснера, образца 1892 года, установленных перед носовой башней с наклоном назад от траверза на 10 градусов. Торпеда Уайтхеда имела вес БЧ около 90 кг при весе самой торпеды в 507 кг. Скорость хода торпеды составляла 25 узлов, а дальность действия до 1352 метров.
7. Из 4 однотрубных 381-мм надводных торпедных аппаратов (ТА) производства Металлического завода, образца 1889 года, расположенных: два неповоротных в оконечностях без всякой защиты и два бортовых на поворотных станках за броней 127-мм пояса чуть сзади грот-мачты. Поворотные аппараты закреплялись в "яблочных" шарнирах и имели сектор наведения от 35° до 45° на борт. Торпеда Уайтхеда имела вес БЧ 81,8 кг при весе самой торпеды в 462,2 кг. Скорость хода торпеды составляла около 27 узлов, а дальность действия до 1296,4 метра.
8. Из 50 сфероконических мин Герца 1876 года. Мина Герца с гальвано-ударным взрывателем и сфероконическим корпусом из листового железа, состояла из платинового запала с детонатором и имела пять "рожков Герца", выполненных в виде легко сминающегося свинцового колпака с сухой угольно-цинковой батареей и электролитом в стеклянной ампуле - "склянке". При ударе корабля о мину свинцовый колпак сминался, "склянка" разбивалась и электролит активизировал батарею. Ток от батареи поступал на мостик накаливания платинового запала и воспламенял детонатор. Взрыв происходил практически мгновенно. Для обеспечения безопасности обращения с миной при постановке предусматривался специальный предохранитель - "соляной (сахарный) размыкатель". С его помощью цепь запала замыкалась только после того, как соль, вставленная в предохранитель, растворялась в воде. Мина имела вес 35 кг с зарядом сухого пироксилина весом 18,14 кг. Глубина места постановки составляла до 40 метров, а сама постановка мины осуществлялась с плотика образованного барказом и катером по измеренной глубине. Время прихода в боевое положение равнялось 25 минутам, а задержка взрыва 0,05 секунды.

Броненосцы типа "Полтава" строились для усиления Балтийского флота, но с 1900 года было принято решение об усилении Тихоокеанской эскадры. Все корабли этого проекта были переведены на Дальний Восток и составили основное ядро Тихоокеанского флота. Эти корабли стали первыми серийными мореходными башенными броненосцами с мощным артиллерийским вооружением.

Строились броненосцы в Новом Адмиралтействе в г. Санкт-Петербурге ("Полтава") и на Адмиралтейской верфи в г. Санкт-Петербурге ("Петропавловск" и "Севастополь").

Головной броненосец "Петропавловск" вступил в строй Балтийского флота в 1899 году.

Водоизмещение:	проектное 10960 тонн, полное 11500 тонн.
Длина наибольшая:	114,3 метра
Длина по КВЛ:	112,5 метра
Ширина наибольшая:	21,34 метра
Высота борта в носу:	13,24 метра
Высота борта по миделю:	13,24 метра
Высота борта в корме:	13,24 метра
Осадка по корпусу:	8,6 метра
Силовая установка:	2 паровые машины по 5627-4684 л.с., 14-16 котлов, 2 винта ФШ, 1 руль.
Электроэнергетическая система:	постоянного тока 60 В, 4 динамо-машины по 38,4 кВт, 1 динамо-машина 19,2 кВт.
Скорость хода:	полная 16,5 узла, экономическая-боевая 15 узлов, экономическая 10 узлов.
Дальность плавания:	3750 миль при 10 узлах, 1750 миль при 15 узлах.
Автономность:	16 суток при 10 узлах, 5 суток при 15 узлах.
Мореходность:	без ограничений.
Вооружение:	.
артиллерийское:	4х1 305-мм орудий, 12х1 152-мм орудия, 12х1 47-мм пушек Гочкиса, 28х1 37-мм пушек Гочкиса.
торпедное:	4х1 381-мм и 2х1 457-мм торпедных аппарата (ТА).
минное:	50 сфероконических мин Герца.
противоминное:	бортовые шесты и сети.
Экипаж:	690 человек (21 офицер, 12 кондукторов)