在所有的日本重巡洋舰中,“利根”级是日本防护最为优秀的一款战舰。在弹药库的装甲带方面,“利根”级的弹药库装甲带全长44.82米，与动力舱一样呈20度内倾,高度为4米，其上沿与下甲板相连,下端则同样延伸至舰底。
随着日本的造舰行动不断进行，一艘艘重巡洋舰成为联合舰队的重要武器，而《伦敦海军条约》中留给日本的海军吨位也越来越少。对此日本海军取巧，将轻巡洋舰（155毫米及155毫米以下口径火炮巡洋舰）5万吨的海军造舰吨位用来建造155炮的新式重巡（可以随时更改成 203炮）。这样除了4艘8500吨级巡洋舰（最上级）外,还可以建造2艘8450吨级新舰（日本人吨位千万不能信，没有一艘船是按照计划标准排水量建造的）。
跟最上级一样、新舰的设计完全以1万吨巡洋舰的战斗力要求为标准,其155毫米主炮炮塔也要求可以随着更换成203毫米的炮塔。最初的主设计师就是为友鹤翻船事件负责的日本造舰鬼才、日本船舰本部的4把手造船少将藤本喜久雄,但是随着这个倒霉蛋的引咎辞职，福田启二造船大佐接手这个项目。1934年C38的设计方案通过审查开始建造，C38完全是最上级的翻版。但是在昭和10年（1935年）9月的日本海军大演习中,由于遭受了台风的侵袭，造成大量战舰舰体受损，2艘驱逐舰舰首给拍断了，这个就是日本海军的“第4舰队事件”。这个事件让日本海军建造单位船舰本部受到了全面的打击，所有的造舰工作全部暂时停顿整改,现有战舰设计全部进行舰体强度重新规划研究。
在1936年军令部又改变了对这两艘巡洋舰的设计的要求,希望增加其水上飞机搭载量以便担负远程侦察任务，同时还要求可以在进行炮战的同时弹射水上观测机。由于后部主炮群在进行射击时产生的炮口暴风势必会影响到弹射器的工作，所以福田启二决心削弱新巡洋舰的火力，取消原有的五号主炮塔,并将四号主炮塔移到了前甲板并与其余三座炮塔布置在了一起。这样一来，舰体后部也可以腾出更多的空间来搭载水上飞机。藤本在“最上”级上所采用的前主炮塔布置方式由于出现了三号、四号炮塔聚集而取消,也被改回了“妙高”、“高雄”级所使用的金字塔型布置，四号炮塔则向后布置在了三后炮塔后方的最上甲板上。在船政本部新的设计要求下，福田启二的全新设计方案，将5座155毫米主炮炮塔减少到4座,并且全部集中于舰首,舰尾充足的空间布置增加的航空设备。而高炮从4座增加到5座,续航力从10000海里/18节削减到8000海里/18节。后来日本海军不打算续签《伦敦海军条约》，所以当1937年1月1日条约失效时,正在建造中的最新型C38方案就将155毫米火炮炮塔更换成203毫米火炮炮塔。
在所有的日本重巡洋舰中,“利根”级是日本防护最为优秀的一款战舰。虽然其设计指标与“最上”级相同，都要求弹药库装甲可以无视203毫米炮、轮机舱装甲对抗155毫米直接命中以及水中弹的打击，但其弹药库装甲相比“最上”级却更为厚重一些,而且在其余很多位置的装甲配置也更为合理。在舷侧装甲的布置上,“利根”级完全继承了“最上”级那种主装甲带延伸到舰底以取代防雷隔舱的形式。也一样利用了20度内倾角来提升战舰的防御。“利根”级的动力系统装甲带为三段式结构，最上部为2.6米宽的NVNC装甲钢组成,厚度从上至下由100毫米至65毫米递减。中部为3.25米则采用双层 DS钢建造（就是覆盖在锅炉舱附近），内层16毫米、外层18毫米；在主机舱外的部分厚度则为内层20毫米、外层25毫米。整个动力舱段装甲带最下端的1.1米高度则是从中段装甲带上延伸而来，厚度也同为锅炉舱18毫米、主机舱25毫米,但并没有内层装甲。
在弹药库的装甲带方面,“利根”级的弹药库装甲带全长44.82米，与动力舱一样呈20度内倾,高度为4米，其上沿与下甲板相连,下端则同样延伸至舰底。厚度从最上端到船舱甲板之间为145毫米至75毫米递减,船舱甲板以下至船底则继续递减至55毫米，整个装甲带均由NVNC装甲建造，使其在防御近失弹和水中弹时效能更强。
“利根”级的主炮为大家的老朋友，日本自主研发的3年式2号203毫米主炮，副炮为四座双联装八九式40倍径127毫米高炮,并采用了A1型炮架,每门副炮准备200枚炮弹,总计搭载着1600枚。这些副炮通过四条提升井将弹药库中的弹药提升至中甲板，然后再由人力运送到位于船体中部的提升井并送上桥楼甲板供防空炮使用（极大降低防空效率）。除此以外，“利根”级还装备了六座双联装九六式25毫米高炮，分别位于舰桥前部、烟囱后部两侧以及后主桅两侧，每门炮被弹2000发，总计24000发，采用弹夹供弹。
