Особое внимание было уделено обеспечению защиты артиллерии главного калибра. Барбеты башен 406-мм орудий в секторах 30° от диаметральной плоскости корабля защищались 330,3-мм броней. Башни "А" в носовой части — 355,6-мм, а в кормовой — 305-мм. Барбет башни "В" между средней и главной палубами — 305 мм. Траверзные секторы барбетов имели толщину 381 мм. Сами башни имели защиту в лобовой части из 406,4-мм брони, бортов — от 279,4 мм до 228,6 мм, тыл — 229 мм и крыши — 185 мм. Барбеты башен противоминной артиллерии имели 25-мм бронирование.

Боевая рубка выполнялась в лобовой части из листов 305-мм брони, с бортов — 330-мм, а с тыла — 255-мм. Основанием рубки служила 102-мм броня ее палубы, на которую опирались стенки вращающегося поста управления огнем артиллерии главного калибра. Вне боевой рубки последний имел толщину стенок от 127 до 76 мм.

После вступления в строй "Нельсон" и "Родней" оказались наиболее защищенными кораблями английского флота. Это первенство они держали вплоть до вступления в строй в конце 1940 г. кораблей типа "Кинг Джордж V". Общий вес бронирования составлял 34% от стандартного водоизмещения линкоров. Хотя германский дредноут "Баерн", постройки 1916 г., считавшийся на начало 20-х годов лучшим кораблем, имел вес бронирования 40,4% от нормального водоизмещения, в то время как у "Роял Соверин" эта величина приближалась к 31%.

Артиллерия главного калибра состояла из 9 406-мм орудий. О чисто технических причинах своеобразного размещения артиллерии на линкорах уже говорилось, и поэтому остановимся на тактическом аспекте вопроса.

Общей чертой расположения главной артиллерии на линкорах начала 1-ой мировой войны было ее размещение в 2-х либо 3-х орудийных башнях. Башни, как правило, стояли в диаметральной плоскости кораблей, сосредотачиваясь в 2-х группах — носовой и кормовой. Такая схема была использована на английском "Куин Элизабет", немецком "Баерне” и считалась классической. Однако у офицеров флота она вызывала резкую критику. Во-первых, из-за деформации корпуса корабля оси орудий кормовых башен отклонялись от расчетных положений, что не могло учитываться приборами управления огнем и влекло за собой большое рассеивание залпа при стрельбе. Незадолго до 2-ой мировой войны эту проблему решили путем сосредоточения орудий и приборов управления огнем в одной и той же оконечности корабля. Во-вторых, о чем уже частью говорилось, кормовые башни находились позади дымовых труб и основной массы надстроек. Там видимость их прицелов и дальномерных постов была крайне плохой из-за дыма, разряженного воздуха и возможных пожаров в средней части корабля. Порою в бою огонь кормовых башен оказывался совершенно парализован либо терял всякий смысл. И, наконец, даже в ходе скоротечного боя возникало неравенство баллистических условий стрельбы у носовой и кормовой групп орудий.

Естественно, создатели линкоров "Нельсон" и "Родней" не могли не учитывать этих обстоятельств. Надо сказать, что сосредоточение по крайней мере 2/3 артиллерии главного калибра в одной из оконечностей при постройке линкоров использовали практически все (за исключением Германии) страны мира.

Применение же 3-х орудийных башен было вызвано стремлением сократить пространство, занимаемое 406-мм артиллерией. Оно вызывало критику у специалистов, но тем не менее признавалось мерой вынужденной. Хотя в английском флоте это единственный случай при постройке дредноутов, Армстронг еще в 1910 г. изготовлял 3-х орудийные башни для австро-венгерского флота — так что опыт был.

Гораздо сложнее обстояло дело с самими 406- мм орудиями. Традиционно англичане крепили их стволы проволокой. При этой технологии орудия обладали малой продольной прочностью, вибрировали при выстреле и были значительно тяжелее скрепленных цилиндрами, не говоря уже о сложности самой технологии изготовления. Так, только на один 406-мм ствол приходилось наворачивать более 250 км проволоки. Традиционным оставалось использование картузов вместо более безопасных гильз. Однако тому были весьма веские причины. Тесная компоновка башен, зарядных погребов при требовании обеспечить высокую скорострельность, по чисто технологическим причинам, делала непригодными гильзы, а чтобы обезопасить себя от возможных возгораний картузов, их изготовляли из специальных материалов. Каналы стволов после каждого выстрела продувались воздухом, смешанным с углекислотой. Кроме того, в шахтах подачи имелись специальные предохранительные щитки, при необходимости автоматически отсекавшие зарядники от погребов. На предельном угле возвышения — 40,4° 406-мм орудия могли вести огонь на дистанции 35000 ярдов. Стрельбу обеспечивали 3 дальномера в башнях и еще 2 дальномера в специальных постах, один из которых располагался на крыше надстройки, а другой, резервный, позади грот-мачты. Все они обшивались губчатой резиной и имели стабилизаторы от бортовой качки с затухающим маятником.

Как вычислительные приборы, приборы управления стрельбой, так и дальномеры поставлялись фирмой Барра и Струда. Они были типичными для своего времени. Надо сказать, что на "Нельсоне" в 1933 году смонтировали гироскопы (приборы, позволявшие выдерживать направление стрельбы на цель после того, как она ушла из поля зрения дальномеров и визиров) 2-х различных фирм — американской Сперри и английской Броун. Причем у последней гироскоп был совмещен с гироскопами корабля. 406-мм орудия изготовлялись фирмой Армстронга.

Противоминная артиллерия из 12 152-мм орудий располагалась в 6 башнях, которые находились в кормовой части корабля. С одной стороны, это позволяло обеспечить хорошие сектора обстрела, а с другой — сконцентрированный огонь противоминной артиллерии довольно крупного калибра в известной степени заменял собой огонь 406-мм орудий на кормовых курсовых углах. Кроме того, сосредоточение башен в одном месте дало возможность подавать боезапасы из одного погреба, надежно защищенного броневой цитаделью. Башни имели силовые приводы, но сами орудия, для простоты обслуживания, пришлось оставить с ручным наведением.