Артиллерия теперь состояла из 8 орудий главного калибра 340 мм в четырех башнях. 340-мм орудия главного калибра образца 1912 г. заменили на орудия того же калибра, предназначавшиеся для линкоров типа "Норманди", 14 орудий калибра 138,6 мм (четыре орудия кормовых плутонгов (секции №№14 и 15) демонтировали, а амбразуры зашили). Полностью изменился состав зенитной артиллерии – вместо 75-мм орудий установили четыре спаренные установки 100-мм орудий с коробчатыми щитами и с боезапасом 1800 выстрелов и установили две счетверенные пулеметные установки калибра 13,2 мм на специальной площадке в корму от грот-мачты. Артиллерийские погреба средней башни главного калибра переоборудовали под погреба противоминных и зенитных орудий, обустроив их соответствующим количеством норий. Сняли торпедные аппараты на крышах башен главного калибра сохранились четыре 47-мм салютные пушки.
Претерпели изменения системы управления стрельбой. Установили три монокулярных дальномера типа С с базой 4,57 м (один на башне командно-дальномерного поста на фок-мачте, второй в составе спаренного дальномера на крыше боевой рубки и третий в башенке в нос от грот-мачты). В составе спаренного дальномера на крыше боевой рубки установили стереоскопический дальномер с 5-м базой. На башне № 2 смонтировали стереоскопический дальномер с базой 8,2 м. Установили четыре дальномера с 3-м базой соответственно для управления зенитной и противоминной артиллерией каждого из бортов. Число дальномеров с 2-м базой возросло до пяти (по одному для каждой из башен главного калибра и один для управления стрельбой орудий противоминного калибра). Наконец, установили три дальномера с базой 1 м: один-на площадке 13,2-мм пулеметов на грот-мачте и два побортно от возвышенной кормовой башни. Установили два новых диска визуальной передачи при групповой стрельбе, один, неподвижный, круглый (раньше этот диск был квадратным) на носовой стенке командно-дальномерного поста, второй, подвижный, круглый, на площадке грот-мачты. Циферблаты дисков были черные с белыми цифрами и стрелками.
Оставили шесть прожекторов: два 90-см прожектора на площадке верхнего мостика на фок-мачте и два на нижней прожекторной площадке грот-мачты. Два 110-см прожектора остались на верхней прожекторной площадке грот-мачты.
Внешний облик "Лоррейн" претерпел соответствующие изменения. В отличии от "Бретань" и "Прованс", новые дымовые трубы "Лоррейн" были круглые и одинаковой высоты, между ними, на крыше ангара, размещалась катапульта для запуска гидросамолетов. При этом, кормовая труба была еще и смещена в корму на 5 м. Высота стеньги фок-мачты снова уменьшилась до 10 м. Ферменные реи на фок-мачте развернули в корму на 45° от траверза, площадь верхнего мостика существенно возросла. С площадок на вертикальной опоре фок-мачты исчезли прожектора. Появилась характерная грибовидная платформа – продолжение верхнего мостика. Вдоль стенок ангара на палубе надстройки установили 100-мм спаренные зенитные установки. Существенно длиннее стали ферменные стрелы шлюпочных кранов, а на комовой трубе появились характерные для французских кораблей растяжки радиоантенн.
30 января 1936 г. "Лоррейн" снова вошел в состав флота. С конца 1937 г. по начало 1940 г. "Лоррейн" прошел еще три небольших переоборудования. С 15 сентября по 8 ноября 1937 г. в Бресте увеличили нижнюю площадку на фок-мачте (ранее там размещались прожектора) и разместили на ней счетверенную пулеметную установку калибра 13,2 мм. Над этой площадкой устроили еще одну – наблюдательную.
С 6 октября по 16 ноября 1938 г. также в Бресте, над сдвоенным дальномером на грибовидной платформе установили дальномер с 3-м базой , а дальномер с базой 4,57 м в командно-дальномерном посту на вершине фок- мачты, заменили на стереоскопический дальномер с 8-метровой базой.
С 30 января по 3 апреля 1940 г. в Тулоне с корабля сняли 100-мм зенитные установки и вместе с двумя 100-мм установками с береговой батареи Ниолон (Niolon), близ Марселя отправили их для установки на строившийся линейный корабль "Ришелье". Вместо снятых зенитных орудий "Лоррейн" получил восемь 75-мм зенитных орудий образца 1922 г. с коробчатыми щитами. Шесть таких артиллерийских установок взяли из числа приготовленных для вооружения вспомогательных крейсеров ХЗ, Х12 и XI5, а еще две из береговой обороны.
Последнее большое переоборудование "Лоррейн" претерпел с 16 марта по 21 мая 1944 г. в Оране. Целью работ было увеличение эффективности противовоздушной обороны. С него сняли катапульту и три гидросамолета, счетверенные установки калибра 13,2 мм, дальномеры с базой 1 м, оптические артиллерийские указатели, 90-см прожектора и, с юта, антенну радиогониометра.