Корабли типа "Екатерина II" занимали второе место по численности в серии среди броненосцев Русского флота. Но несмотря на то, что все они однотипны и строительство корпусов велось по одному теоретическому чертежу и, следовательно, имели абсолютно одинаковые размерения, корабли все же различались между собой как по силуэтам, так и по различного рода изменениям, вызванным улучшениями в конструкции в процессе строительства. В наборе корпусов имелись лишь незначительные различия, в основном связанные с местами расположения переборок из-за установки на кораблях механизмов, изготовленных различными заводами. По этой причине "Чесма" и "Екатерина II" имели машины двойного расширения, а "Синоп" и "Георгий Победоносец" – тройного. Все четыре броненосца имели гребные винты различных размеров, но все четырехлопастные системы Гриффитса с изменяемым шагом. Имелись различия и в установке котлов, так на "Екатерине II" топки их располагались в диаметральной плоскости, на остальных кораблях они выходили к бортам.
Различия в артиллерийском вооружении заключались в длине 305-мм орудий, равной на "Екатерине II" и "Синопе" тридцати калибрам, на "Чесме" и "Георгии Победоносце"- тридцати пяти. Кроме того, если на первых трех кораблях для защиты от атак миноносцев на батарейной палубе размещалось по восемь пятиствольных 47-мм орудий, а на марсах по четыре 37-мм пятиствольных пушки Гочкисса, то на "Георгии Победоносце", в отличие от них, пятиствольные пушки на батарейной палубе заменили при проектировании на такое же число одноствольных 47-мм орудий и на марсе установили десять 37-мм одноствольных пушек.
Имели существенные различия в конструкции и размерах барбетные установки. На "Екатерине II", кроме того, станки 305-мм орудий, в отличие от остальных кораблей, были снижающимися. Броневые прикрытия установок различались между собой по форме. На "Екатерине Н" прикрытия, имевшие толщину 38,1 мм, находились на уровне верхней палубы и имели проемы, в которые проходили орудия во время их подъема для выстрела. На "Чесме" и "Синопе" прикрытия принципиально одинаковой конструкции различались тем, что у первого имели вид обтекаемого параллелепипеда с вырезанными в нем амбразурами, у второго состояли из плоских броневых листов, набранных в форме усеченного многогранного конуса. Только на "Георгии Победонесце" броневое прикрытие имело башенноподобный вид с наклонной лобовой частью.