В оконечностях корабля броневой пояс заканчивался поперечными прямыми 180-мм переборками, а бортовая 120-мм броня продолжалась до носовой части утоньшаясь до 100 мм. В кормовой части броневой пояс толщиной 120 мм заканчивался на расстоянии 3,5 м от кормы переборкой (толщиной 100 мм) и продолжался дальше в корму толщиной 100 мм (с нижней кромкой толщиной 80 мм) немного ниже главной палубы. Бронирование верхнего броневого пояса (батареи среднего калибра) состояло из 150-мм плит.
Между орудиями имелись переборки толщиной 20 мм, а за ними противоосколочные экраны той же толщины. Башни имели толщину брони в лобовой части и задней стенки 230 мм, боковых стенок 180 мм, наклонной передней части крыши 90 мм, плоской части крыши 60 мм, настила в задней части башни 50 мм. Барбеты башен имели внутренний диаметр 8 100 мм (6 900 мм для подачи боезапаса) и толщину стенки 200 мм над бронированным корпусом, причем толщина наружной стенки барбетов носовой и кормовой башен была увеличена до 230 мм, а внутренней стенки уменьшена до 170 мм. Позади главного пояса и бронирования батареи среднего калибра толщина стенки барбетов была уменьшена до 30 мм.
Бронирование передней боевой рубки выполнили из плит толщиной 300 мм, её крыши 80 мм, задней боевой рубки 200 мм и 50 мм соответственно. На корабле произвели значительное усиление палубного бронирования. Это выразилось не только в наличии второй броневой палубы, как горизонтальной защиты корабля, что было применено ещё на "Блюхере" и броненосных крейсерах типа "Шарнхорст", но и в усилении вертикального бронирования и улучшении подводной защиты.
Из двух палуб верхняя предназначалась для разрыва снарядов, в то время как вторая (особенно в районе машинного отделения) служила для защиты от проникновения осколков. Этот способ бронирования был выбран как основной, благодаря чему в Ютландском бою машинная установка линейного крейсера повреждений не имела, несмотря на многочисленные попадания в корабль.
Однако палубное бронирование "Инвинсибла" в среднем было немного толще, чем у "Фон-дер- Танна". Вероятно, в этом играло свою роль различное понимание предполагаемых дистанций ведения боя. В Германии были уверены, что ввиду преобладания ограниченной видимости в Северном море стрельба на дистанции, большие чем 10 000-12 000 м, возможна крайне редко. В Англии, прежде всего первый лорд Адмиралтейства Фишер, отстаивали большие дистанции, которые при превосходстве в скорости каждый корабль мог выбирать произвольно, исходя из того, что "скорость лучшая защита". Обеим точкам зрения опыт войны мог представить противоположные примеры.
Плоская часть бронированной палубы была расположена на уровне средней палубы за главным 25-мм броневым поясом со скосами толщиной 50 мм. В носовой части она была плоской (толщиной 50 мм) на уровне нижней палубы и располагалась ещё ниже в корме, где её толщина составляла 80 мм в плоской части с двумя 25-мм скосами. Главная палуба имела толщину 25 мм над главным поясом за пределами батареи. Верхняя палуба имела толщину 25 мм над батареей, в то время как палубу полубака усилили до 23 мм вокруг носового барбета.
При проектировании и постройке крупных немецких кораблей подводную защиту очень тщательно продумали, и она превосходила подобную защиту своих потенциальных противников. Основу подводной защиты крупных немецких кораблей составляла противоторпедная переборка.
Противоторпедная переборка толщиной 2530 мм имела такую же длину, что и главный броневой пояс и проходила на расстоянии 4 м от борта. Пространство между ними было разделено ещё одной более тонкой продольной переборкой приблизительно пополам. Внешняя часть оставалась пустой, а внутренняя была заполнена углем.
В этом заключалась обычная немецкая система подводной защиты, и против минного и торпедного оружия периода 1914-18 гг. она оказалась достаточно эффективной.
На корабле в десяти котельных отделениях, расположенных попарно пятью эшелонами, было установлено 18 котлов Шульце-Торникрофта (немецкий военно-морской тип) с тонкостенными трубками малого диаметра и площадью нагрева 10 405 кв.м, обеспечивающими давление пара 16 кгс/кв.см. В двух передних котельных отделениях размещалось по одному котлу, а в остальных по два.
С этого корабля в немецком военно-морском флоте произошел переход к схеме с четырьмя винтами, в то время как до этого все крупные немецкие корабли, начиная с "Кайзера Фридриха III" и "Кайзерин Аугусты", имели три винта. Это было обусловлено новым расположением машинной установки. Кроме того, впервые на крупном военном корабле решили применить паровую турбину. Линейный крейсер "Фон-дер-Танн" стал первым крупным немецким кораблём с двумя комплектами морских турбин Парсонса в трех машинных отделениях, вращающих четыре вала с винтами диаметром 3,6 м.
Ко времени проектирования "Фон-дер-Танна" выбор турбины в качестве движителя не был легким и само собой разумеющимся решением. Все это произошло по двум причинам. Очевидно, только что созданная турбина имела хорошую перспективу устранения имеющихся недостатков, что благодаря усовершенствованию её конструкции в дальнейшем и произошло. Кроме того, стремительно увеличивающаяся мощность вновь строящихся кораблей приближалась к тому пределу, за которым паровые поршневые машины должны были выйти из эксплуатации.
Как известно, создатель корабельной паровой турбины англичанин Парсонс ещё в 1897 г. на примере опытного корабля "Турбиния" доказал возможность применения паровых турбин для корабельных машинных установок. Вскоре с турбинами уже плавал ряд небольших военных и торговых судов. С турбинными установками мощностью по 68 000 л.с. в 1905 г. были заказаны линейный корабль "Дредноут", а в 1906 г. быстроходные турбоходы "Лузитания" и "Мавритания" – самые современные корабли того времени.
Немецкий военно-морской флот также заблаговременно уделил достаточно много внимания этому новому многообещающему виду приводов движения. Такой одновременно предусмотрительный и осторожный образ действия оказался наиболее удачным. В 1903 и 1905 гг. из ежегодных серий по 6 единиц построенных немецких эскадренных миноносцев с турбинами было заказано по одному кораблю.
Проектная мощность на валах, которая для немецких линейных крейсеров обычно считалась номинальной, составляла 42 000 л.с. или 1,97 л.с./т полного водоизмещения, что при частоте вращения гребных валов 300 об/мин. обеспечивало кораблю скорость 24,8 узла. Conway [6] приводит цифру 43 600 л.с, что при 280 об/мин. обеспечивало скорость 24,75 узла.
Во время испытательных пробегов расчетные данные проекта были далеко превзойдены, поскольку во время таких пробегов немецкие линейные крейсера могли значительно форсировать мощность турбинной установки. Так турбины "Фон-дер-Танна" во время пробега на Нейкругской мерной миле развили форсированную мощность 79007 л.с. (увеличение на 88%), что при 324 об/мин. обеспечило скорость 27,4 узла. Это были самые большие значения превышения проектных величин. То же самое происходило при испытаниях и других кораблей с турбинными установками, но в значительно меньшей степени.
Только одна из установленных на "Фон-дер- Танне" турбин низкого давления мощностью от 10 000 до 15 000 л.с. имела вес 176 т, наружный диаметр 4,1 м и длину 11,7 м. Очень длинные рабочие лопатки такой турбины вследствие перекоса часто сцеплялись с направляющей лопаткой. В турбине получался изборожденный "лопаточный салат", а корабль шёл на ремонт.
