动力系统方面，明级战列舰安装4座蒸汽轮机机组，最高输出功率163553轴马力，设计航速30.4节（后来测试四舰各不相同，最快的永乐大帝号测试速度达到31节），最大续航力10200海里/18节。明级战列舰还装有8座发电机，总功率为6800千瓦。
在舰型方面，明级战列舰大尺度的突破了元级战列舰的设计理念，为了给主炮射击提供一个比较稳定的平台，排水量近88000吨的明级战列舰的舰体长宽比设计成7:1，舰体长达280米，成为中华帝国海军最为修长的一款主力舰。为了得到30节航速，舰政总署经过十多年的长期水池试验，前后提出40多个不同的船模。最终帝国皇帝王辰浩根据现代主力舰船型方式，从中最终确定了符合明级战列舰的舰型。
明级战列舰的舰艏为飞剪式舰艏，使用10000吨级水压机一次成型，创造世界纪录。其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4米处，和尖削型舰艏相比，这种新构型可以减少9%的兴波阻力，同时还减少了约5米的水线，从而节省了50吨左右的排水量。
这个球鼻艏除了作为减少水下阻力之外，主要是为了安装水下听音器和声纳阵列，可以探测敌方潜艇的活动。
明级战列舰的舰桥尽管进一步进行了优化，但是依然超过元级战列舰的18层，达到20层楼高，宛如一座巨大的高塔，在其顶部装有主炮观测所（内置13式导航方位盘）和18米度大型测距仪，向下依次为防空指挥所，视距舰桥（昼战舰桥），作战室，舰长休息室，罗经舰桥（夜战舰桥），第二海图室，司令塔。在舰桥内部装有直通式电梯。
明级战列舰依然采用单烟囱，各锅炉的烟道均曲折向后，与主烟囱相接。烟囱也尽量向后倾斜，以避免排烟影响舰桥工作。为保证舰体烟囱开口部的安全，在开口部装设一种蜂窝状板，厚400毫米，上面有直径180毫米的许多小孔。另外在烟囱前面的倾斜部及侧面装有150毫米厚的防护甲板。这样，烟囱的安全性大大提高。烟囱之后是后舰桥，是预备战斗指挥所。火炮实施前后分火射击时，起到舰艉指挥所的作用。
主炮自然是明级战列舰最大的卖点了。明级战列舰从开工之日起，就被中华帝国政府广为宣传，18英寸巨炮顿时闻名于世。
中华帝国皇帝王辰浩希望明级战列舰能够拥有更加符合明朝身份的主炮系统，于是舰政总署为了迎合皇帝的喜好，一口气在明级战列舰上安装了4座双联装45倍径460毫米（对外宣称456毫米）主炮系统，反正海军部没花钱，都是帝国皇帝和国民们的捐款，如此庞大的战舰造价，自然也为了给帝国国民一个交代。
四座三联装炮塔配置在舰艏和舰艉，均位于中轴线上，前后依据舰岛对称布置，一座炮塔内三门火炮总重达到1720吨，加上炮塔装甲890吨）和弹药的重量，单座炮塔的旋回部的重量总重为2800吨，相当于中华帝国海军暴风级战列驱逐舰的排水量了。
炮塔防护盾的装甲很厚，帝国海军计划将明级战列舰打造成不沉的战舰，因此重点加强了防护。炮塔正面高达650毫米，可以说连明级战列舰的18英寸主炮都无法将其摧毁。炮塔后部装有12式15米基线测距仪，首次安装了电动罗经，使得明级战列舰航行时可保持稳定，炮塔两侧前面及顶部前面均装有潜望镜式瞄准镜。
火炮因为太重了，无法像元级战列舰那样达到55度，最终修改为仰角45度，首次增加了俯角，为5度，火炮装填炮弹时，固定在3度，炮塔旋回一周要3分钟。
明级战列舰的18英寸火炮发射速度较元级降低，只有1.5发/每分。因为炮弹重达1.5吨，尽管使用自动化机械装填方式，但是发射药需要更多，完成主炮射击准备速度自然就慢了。炮弹基数降低了，为每门炮备弹100发，之前所有战舰的主炮备弹都在150发至200发。造成这种原因主要因为18英寸主炮的工艺还有待进步，主炮膛压太大，发射时将会磨掉大量的膛线，因此发射100发左右后，就必须返厂维修，更换炮管了。
明级战列舰强大的火力，12门18英寸主炮若指向一舷齐射时，其后座力达10000吨，发射时冲击波也非常强，为此帝国舰政总署的设计师们煞费苦心。最终由帝国北洋兵器重工超级大炮设计师罗森博格将安装在超级大炮上的反后坐力系统技术安装到明级战列舰上，使得明级战列舰主炮齐射时，后坐力大幅度降低，只有元级的4000吨后坐力。不过，主炮射击冲击波依然无法解决。
明级战列舰依然使用低初速高存能的重型穿甲弹头，炮口初速将为785米/秒，最大射程达到45公里（45度仰角），炮弹需飞行90秒。不过远程测距仪未能获得突破，中央火控系统有效指挥距离依然是25公里，这个距离跟元级战列舰的有效射击距离没有没有变化。
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