两舷各配置了五门单装150毫米副炮，交错布置于艏楼和主甲板上。
军舰最重要部位装甲为210毫米，包括核心舱室的水线带装甲、主炮炮座和炮塔正面；司令塔和主炮炮塔侧面厚度为120毫米；舰艏和舰艉装甲厚度达100毫米，比西里西亚级战列舰还要厚实，这也是为了防止艏艉水线被击破而使航速降低而特意加强的。甲板装甲仍然相对较薄，沿用舯部较厚向艏艉逐渐削弱的设计，最厚处63毫米。
军舰的主尺度为：船身全长148.7米，全宽约20.64米，吃水约8.38米，标准排水量13 吨，满载排水量为15980吨。较大的长宽比为军舰最终达到设计航速提供了有力支撑。
推进系统为三胀式三缸蒸汽机组，和西里西亚级相比，詹姆斯大幅度缩减了第三个汽缸的容量，缸径有原来的120厘米缩减为48厘米，以降低重量和对空间的占用，虽然这是以适当牺牲轮机效率为代价的。
军舰采用了德国大型军舰惯用的三轴推进，二十四台燃煤水管锅炉提供了额定24000马力的输出功率，设计航速22.5节，强压通风下，最高航速不低于23.5节。
第二套方案是和英国光荣级类似，将部分主炮置于两舷，这样做的好处是极大降低了动力舱室的布置难度，并分散了主炮被全部击毁的风险，缺点则是主炮的利用效率下降，而且150毫米副炮的数量减少了一半。这种老旧的船旁列炮的方式威廉自然是看不上的，所以直接就pass掉。
第三套方案和第一套方案相比，将二号炮塔放置于前桅之后，烟囱之前，炮口向后，这种设计的好处在于适当降低了动力舱室的布置难度，缺点则是二号主炮塔的射界受到限制，且炮口暴风对甲板中部设施的布置造成一定困难。
综合考虑后，威廉还是更加青睐一号方案，虽然该方案是全部三套方案中造价最高的，为2450万马克，比二号和三号方案分别高出50万马克和150万马克。对于标准排水量只有13 吨的军舰来说，这个造价堪称不菲。只不过既然要比拼单舰质量，这点钱还是花得起的。
1899年8月初，按照一号方案设计的预备舰名为“沙恩霍斯特”和“格奈森诺”的两条战舰分别在基尔皇家海军造船厂和伏尔铿汉堡工厂开工建造。
这是德国迄今为止建造的体型和吨位都最大的军舰，所以无论皇家海军造船厂还是伏尔铿厂都打起十二分的精神，对工程的各项相关工作无比重视。当然，两舰高昂的造价也将使他们获得丰厚的利润。
“沙恩霍斯特”号和“格奈森诺”号这两条战舰总造价高达4900万马克，不仅将五年计划剩余的款项全部花光，甚至还让海军部的预算出现了几百万马克的赤字。