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.