При спуске длина «Бисмарка» по ватерлинии составляла 240,2 м, полная длина – 248 м, ширина 36 м, осадка при стандартном водоизмещении – 8,7 и 10,2 м при полном водоизмещении. Более тяжелый «Тирпиц» имел осадку 9 м при стандартном водоизмещении и 10,6 м при полном. Перед вводом в строй на обоих кораблях установили новые, более закругленные, носовые оконечности, после чего полная длина линкоров увеличилась до 251 м, а длина по ватерлинии – до 241,5 м. Полное водоизмещение «Бисмарка» в его единственном боевом походе составило 50 900 т. Полное водоизмещение «Тирпица» в годы войны колебалось в районе 52 600 т.
На «Бисмарке» стояло 12 котлов Вагнера высокого давления, три комплекта турбины и три вала с гребными винтами. Турбины для «Бисмарка» были изготовлены фирмой Блом унд Фосс, для «Тирпица» – Браун-Бовери.
Силовая установка развивала мощность 138 000 л.с, что позволяло линкорам развивать на полном ходу скорость 29 узлов. Дальность плавания «Бисмарка» составляла 9280 морских миль (17 197 км) на скорости 16 узлов. «Тирпиц», за счет больших запасов топлива, мог проплыть без дозаправки 10 200 морских миль (18 902 км) на той же самой скорости в 16 узлов.
Толщина основного броневого пояса обоих кораблей составляла 320 мм, толщина внутренних противоторпедных броневых перегородок – 45 м. Толщина главной бронепалубы – 80 мм, по бортам на скосах она увеличена до 100 м.
Экипаж кораблей варьировался от 2092 человек у «Бисмарка» в период его первого и последнего рывка в Атлантику до 2608 человек на «Тирпице» в период, когда на нем резко усилили зенитное вооружение.
Главный калибр линкоров типа «Бисмарк» состоял из восьми 380-мм орудий в четырех двухорудийных башнях, две в носу и две – в корме. Орудия совершенно новой конструкции были разработаны в середине 30-х годов и значительно превосходили по своим характеристикам 15-дюймовые пушки линкоров «Баден» времен Первой мировой войны. Орудие SK С/34 посылало снаряд массой 798 кг с начальной скоростью 820 м/с на дальность 19,85 миль (36,8 км), скорострельность – три выстрела в минуту. Длина ствола орудия – 47 калибров, 1786 см.
Вспомогательная артиллерия включала 12 150-мм орудий SK С/28 в шести двухорудийных башнях. При спуске зенитная артиллерия корабля состояла из 16 105-мм орудий SK С/33 в восьми двухорудийных установках, 16 37-мм пушек SC С/30 в спаренных установках и 12 одиночных 20-мм зенитных автоматов Flak-38. По ходу войны на «Тирпице» поставили счетверенные 20-мм зенитные автоматы Flakvierling-38, доведя в конечном итоге количество счетверенных зениток до 16 штук.
Оба линкора проектировались без торпедных аппаратов, но на «Тирпиц» в 1942 г. поставили два четырехтрубных торпедных аппарата калибра 533 мм. Ранее эти торпедные аппараты стояли на эсминцах кригсмарине, потопленных в Нарвике в 1940 г. Торпедные аппараты стреляли стандартными парогазовыми торпедами G7.
На «Бисмарках» стояло по пять оптических дальномеров с базой 10,5 м; по одному дальномеру на носовой и кормовой надстройках и по одному – на трех из четырех башнях главного калибра. На носовой башне «Бисмарка», «Антоне», изначально стоял шестой дальномер, но сняли в зиму 1940 – 1941 г.г., когда выяснилось, что дальномер на высокой скорости хода заливается водой, которая перекатывается через нос корабля. Аналогичную операцию с дальномером носовой башни проделали на «Тирпице». Основные дальномеры дополнялись вспомогательными с базой 7 м.
Оба «Бисмарка» вступили в строй будучи оснащенными РЛС FuMO-23, антенны которых были установлены на обоих мачтах и на носовой надстройке выше оптического дальномера. РЛС FuMO-23 представляла собой улучшенный вариант радара FuMO-22, на котором удалось поднять мощность излучаемого сигнала. Размеры антенны РЛС FuMO-23 – 4 х 2 м. «Бисмарк» пошел ко дну вместе с РЛС FuMO-23, в то время как радиолокационное хозяйство «Тирпица» по ходу войны неоднократно модернизировалось. В январе 1942 г. на передний оптический дальномер установили РЛС FuMO-27 взамен РЛС FuMO-23, радиолокаторы имели одинаковые антенны. Впереди антенны РЛС FuMO-27 появилась антенна системы предупреждения об электромагнитном облучении FuMB Ant-7, три дипольные антенны «Суматра» системы FuMB-4, двухдипольная антенна «Палау» (FuMB Ant-6). В 1944 г. была установлена новая антенна радиолокатора FuMO-27 с размерами 4 х 3 м.
В середине 1944 г. на корабле смонтировали разработанные по заказу люфтваффе РЛС серии «Вюрцбург» (FuMO-212 или FuMO-213) с параболической антенной диаметром 3 м.
