Единственное серьезное отличие «Эмдена» от «Кельнов» времен Первой мировой войны заключалось в широком использовании при изготовлении сварки и максимальной заменой стали в конструкциями из легких сплавов. Также несколько изменили расположение орудий главного калибра: два носовых орудия «Эмдена» стояли друг за другом, в то время как на «Кельне» — бок о бок, поперек корпуса. Использование легких сплавов вместо стали позволило сэкономить порядка 360 т (метрических) веса, в результате «Эмден» развивал ту же, что и «Кельн» скорость полного хода при силовой установке на 7 % меньшей мощности. Дальность плавания «Эмдена» по отношению к «Кельну» возросла на 20 %, но все равно оставалась для крейсера-рейдера скромной — 6750 морских миль при скорости хода 14 узлов.
Длина корабля по ватерлинии составляла 150,5 м, полная длина — 155,1 м. Ширина — 14,3 м, осадка при стандартном водоизмещении — 5,4 м и 5,9 м при полной нагрузке. В середине 1938 г. острый «клипперный» нос крейсера заменили прямым форштевнем. Замена носовой оконечности никак не отразилась на длине корабля, что — полной, что по ватерлинии. Полное водоизмещение «Эмдена» в годы войны составляло 6990 т.
Изначально на «Эмдене» стояло десять котлов Шульца, шесть — нефтяных и четыре угольных. Смешанный состав котлов стал следствием требования к крейсеру в части возможности использования его как учебного корабля. Котлы приводили в действие два комплекта турбозубчатых агрегатов Браун-Бовери, связанных с двумя гребными винтами. Общая мощность силовой установки — 45 000 л. с, скорость полного хода корабля — 29,4 узла. В. 1933–1934 г.г. на «Эмдене» все четыре угольных котла заменили нефтяными, что увеличило мощность силовой установки на 600 л. с, однако никак не отразилось на скорости полного хода или дальности плавания.
Максимальная толщина броневого пояса «Эмдена» не превышала 50 мм. Толщина бронепалубы составляла 20 мм, но в районе размещения боекомплекта для орудий главного калибра толщина бронепалубы была увеличена вдвое. На «Эмден» ставилась едва ли не лучшая в тот момент в мире броня (в Германии лучшая — точно) — комбинация закаленной брони КС, Krupp Cemented и гомогенной брони из хромированной стали KNC, Krupp Non-Cemented.
Экипаж крейсера состоял из 483 человек, включая 19 офицеров и 464 нижних чина.