了与“弗雷德里希大公”级战列舰相同的火炮布置方式，前后各装备一座三联装主炮塔和一座双联装主炮塔，3-2-2-3的布置方式。三联装主炮置于下部甲板之上，而其后部背负的主炮塔则采用双联装，这样对于整体的重心影响就不会很大。再选用比较紧凑的上层建筑的司令塔，完全可以抵消增加一门火炮对于舰体重心所带来的影响。
最终的设计方案除了舰艏改为新式的飞剪艏形和桅杆使用了流行的三角桅外，就是首次采用了球鼻艏，优化了水下舰形设计。另外由于工业水平的进步，“弗朗茨一世皇帝”级战列舰还是帝国海军第一级采用全重油高压过热蒸汽锅炉的海军大型战舰，这极大地提高了锅炉的性能，并减轻了舰员的劳动操作强度。由于对锅炉舱进行了重新设计，以便能够装置四台新式的轮机减速装置。
最终设计定型的“弗朗茨一世皇帝”级战列舰长239米，宽米，吃水米，设计标准排水量为33700吨，18台最新式的高压蒸汽小水管燃油锅炉，4轴4桨推进，双舵并列装置。由于增加装甲，其宽度再次增加，但由于最新的动力装置，其动力系统最大功率由“拿骚”级的78000马力上升至96000马力，由于优化了水下线型，其第一次将大型战舰的航速提高到了26节，在强通风情况下甚至能在数小时内维持29节的极限航速，6500的燃油储量也使得其续航力达到了8200海里/14节。这级战列舰装备的是10门350毫米/46倍口径主炮，8座双联装150毫米/50倍口径副炮和6座双联座装75毫米/l46速射炮。