尼古拉一世级战列舰的总体布置

　　“尼古拉一世”标准排水量27830吨，满载排水量31900吨（不包括重油），全长182米，宽29米，吃水9米。舰体是“玛利亚”级的放大型，仍然为平甲板结构，船体内从前到后一共有20道水密横隔墙。2、3号炮塔两侧舰体水线下安装了减摇水舱，水柜总容积740吨，理论上可以减少50%的船体摇摆摆幅。
　　按俄国人的习惯，建造阶段“尼古拉一世”不断地改进设计，有些变化是很小的，像增加小艇的数量、简化舰桥复杂烦琐的结构、取消类似“玛利亚”级的撑杆式破雷网……有些改动却是值得细心回味的。由于在试航中发现“玛利亚”号舰首干舷太低，甲板上浪影响前主炮射击，黑海舰队司令艾伯哈特要求为“尼古拉一世”加装一层类似“伊兹梅尔”上装备的首楼甲板。这年秋天技术部门研究了这项改动的可能性，结果是令人失望的。安装首楼甲板同时意味着升高前炮塔炮位。这样会造成重心上升从而恶化操纵性。根据计算，进行这样的改进舰首需要增加450吨的重量，而“尼古拉一世”可能本身就存在艏部浮力不足的情况，如此以来势必导致更严重的首倾，艾伯哈特的建议被否决了。有人接着提出了一个更简单方案，在舰首安装1.1米高的防浪舷墙，这样只会增重18吨。由于技术难度小，设计人员于1916年夏采纳了这个方案。不过从塞瓦斯托波尔级的“巴黎公社”号的舷墙曾经被大浪摧垮来看，“尼古拉一世”的防浪板可能也存在强度不足的问题。
　　“尼古拉一世”的主武器及配置几乎与“玛利亚”级完全一样，只不过对炮塔装填机构进行了改进，装填周期缩短到21秒，每管备弹100发。射击指挥仪是彼得堡爱克森公司生产的，具体性能不详，不过它的解算器应该比过去使用的盖斯勒1911型更复杂和更精确。前后上层建筑上装有1具6米测距仪，后来改为每座炮塔1具测距仪。还有20门130毫米副炮，在炮位上做了改动，将弹药库与炮廓彻底隔开。
　　这样扬弹机提升上来的炮弹还需要有人将其搬入战斗室。虽然增加了炮手数量，浪费了人力，但是理论上提高了副炮在战斗中的生命力。弹药基数245发。4门63毫米高射炮，1917年秋改为相同数目的102毫米/L37炮。还计划安装4门47毫米礼炮和4挺7.7毫米机枪。
　　“尼古拉一世”的装甲是按照能防御343毫米穿甲弹的标准设计的，出发点很高，但是由于俄国钢铁生产厂家只能生产厚度不超过273毫米的轧制装甲板。所以最后确定使用270毫米的主装甲列板，厚度只是刚好能抵御343毫米弹的射击。侧装甲带高5.2米，1.75米位于设计水线以下，艏艉部装甲带分别减少到100和175毫米。主装甲板通过双重企口键连接在一起，比过去“玛利亚”级的榫槽结合的抗冲击强度更大。舰体内倾斜防破片板75毫米，甲板装甲38+63毫米。炮塔正面装甲厚300毫米，侧面和顶部厚200毫米。从数据上看，“尼古拉一世”的装甲防护性能是所有帝俄战列舰中最出色的。