В отличие от главного калибра 150-мм артиллерия оказалась в падчерицах. Из-за явной невозможности обеспечить разумную защиту 8 одноорудийных установок конструкторам пришлось ограничиться 10-мм башенноподобными щитами, хотя полностью закрытыми, но слишком тесными и неудобными.
Сильное прикрытие получили органы управления кораблем и артиллерией. Главная боевая рубка имела 140-мм стенки из крупповской цементированной стали и 50-мм крышу из никелевой. Кормовая рубка и артиллерийский пост были забронированы листами новой брони Ww — стенки 50 мм, крыша 20 мм. Дальномерный пост на формарсе прикрывался 14-мм броней Ww, так же как посты управления зенитным огнем. Местная защита включала 10-мм прикрытия для прожекторов из кораблестроительной стали и 20-мм подачные трубы из никелевой стали для 88-мм и 37-мм зенитных орудий.
Основной слабостью системы бронирования стала горизонтальная защита, ахиллесова пята большинства кораблей крейсерского класса. Интересно отметить, что наиболее неприятным тактическим положением для "карманных линкоров" являлись большие дистанции при острых курсовых углах, то есть случай погони или отступления, что снижало их ценность в качестве рейдеров. Правда, и здесь немецкие конструкторы предприняли определенные, хотя и не совсем обычные меры.
К наиболее любопытным особенностям схемы бронирования относится, конечно же, верхняя продольная броневая переборка, толщина которой на двух последующих единицах заметно увеличилась: с 10 до 40 мм. На первый взгляд ее наличие — чистое расточительство: высокорасположенный груз длиной примерно в 130 м, высотой почти 5 м и весом около 380 т, защищающий только центральную треть ширины корпуса. Однако при внимательном рассмотрении в такой системе прослеживается определенная польза. Во-первых, как уже отмечалось, переборка увеличила жесткость и прочность верхней части корпуса. Во-вторых, ее установка позволила на 15 мм (на последующих кораблях — на 20 мм) уменьшить толщину палубы в центральной части, а главное, продольные попадания становились менее опасными, поскольку даже на весьма острых курсовых углах снаряд перед попаданием в палубу в большинстве случаев встречал вертикальную переборку — соответственно, под очень невыгодным для него углом. В итоге кораблю по-настоящему угрожал лишь неприятельский огонь строго по диаметральной плоскости.
Общий вес вертикальной брони «Дойчланда» обычно указывается равным всего 702 т. Очевидно, что в это значение не входит вес всех продольных переборок; скорее всего оно включает лишь вес пояса и поперечных броневых траверзов. Вообще распределение нагрузки в германском флоте значительно отличалось от принятого в других странах. Так, палубы никогда не включались в вес брони, так же как и защита артиллерии.
Единственным элементом, вызывающим недоумение, является расположение бортовой брони по высоте: 80-мм часть пояса располагалась сверху, над ватерлинией, тогда как подводная зона была тоньше на 60 %. Разумное объяснение такому решению придумать трудно; оно не согласуется ни с соображениями распределения весов, ни с тактическими идеями. Отчасти оправдывает столь странный ход то, что весь 60-мм нижний слой располагается, по сути дела, внутри корпуса, поскольку он полностью закрывался бортовым булем. Такое решение часто объясняется тем, что обшивка буля могла служить и в качестве дополнительной преграды, и (в соответствии с определенными взглядами, разделяемыми далеко не всеми специалистами) в качестве своего рода дезактиватора бронебойного колпачка снаряда, как предусматривалось в различных схемах разнесенной бортовой брони (например, на ровесниках «Дойчланда» — британских линейных кораблях типа "Нельсон"). Объяснение довольно сомнительное, поскольку даже в случае, когда такой эффект действительно имеет место (что зависит от массы факторов, включая толщину преграды, материал и конструкцию снаряда, углы встречи и т. д.), выигрыш в сопротивляемости не превышает 15–20 %. Неудивительно, что на следующем корабле серии немцы от такого решения отказались.
Защита следующего «броненосца» — "Адмирала Шеера" — заметно отличалась от защиты головного корабля как по расположению, так и по материалам. Наклонная поясная броня также состояла из двух слоев, но на сей раз 80-мм плиты заняли подобающее им место в нижнем ряду, тогда как 50-мм ряд находился выше, причем его верхняя кромка поднималась до уровня средней палубы — примерно на 1 м выше, чем на «Дойчланде». В районе передней части погребов пояс утоньшался до 65 мм, а в корму от задней башни — до 50 мм, завершаясь 50-мм же траверзной переборкой на уровне излома полубака. Носовая оконечность по-прежнему не бронировалась, а толщина обшивки даже немного уменьшилась (до 17 мм) с учетом лучшего качества новой судостроительной стали.
Противоторпедная переборка так же имела несколько меньшую толщину — 40 мм вместо 45, но изготавливалась из стали «Вотан». Ее недостатком оставалось то, что она заканчивалась у внутренней обшивки двойного дна. Зато верхняя противоосколочная переборка, как уже отмечалось, приобрела такую же толщину. (Помимо соображений защиты, такое решение позволяло улучшить общую прочность корпуса по всей высоте борта.) Изменилось и распределение палубной брони. В центральной зоне, между утолщенными верхними продольными переборками главная броневая палуба была совсем тонкой (20 мм); вне их толщина уменьшилась ненамного и стала равна 40 мм. Следует отметить, что утоньшение компенсировалось улучшением качества материала. Значительно усилилась горизонтальная защита рулей: палуба в корме стала теперь 45-миллиметровой, такую же толщину имел пояс в корме и замыкавший рулевое отделение траверз, т. е. рулевые отделения теперь защищал однородный со всех сторон броневой «ящик».
Более мощной стала и защита барбетов. Теперь она состояла из 10 кольцевых плит-сегментов, изготовленных из 125-мм брони "Вотан харте". Высота каждой плиты достигала 5,6 м, длина дуги — 3,2 м, вес — 17,5 т. Общий вес обоих барбетов составлял 328,4 т — заметная доля от веса прочего бронирования, превысившего аналогичный показатель для «Дойчланда» на 20 % и достигшего 900 т. (В это значение по-прежнему не входит вес брони башен (192 т) и большей части продольных переборок.) Изменилось и местное бронирование: на боковых стенках главной рубки прибавилось по 10 мм крупповской брони, а толщина стенок артиллерийских постов удвоилась. Наконец, горизонтальный участок крыши башен главного калибра достиг толщины 85 мм (вместо 50).
В целом схема бронирования «Шеера» выглядит мощной и более продуманной, чем на головном корабле. Обращает на себя внимание большая площадь защищенного борта в середине корпуса, где неприкрытой осталась лишь одна верхняя палуба. Единственным реальным ослаблением стала центральная полоса броневой палубы, которая, впрочем, дополнительно защищалась 50-мм верхним поясом и 40-мм броневой продольной переборкой.
Но и эта измененная схема не вполне удовлетворяла конструкторов и идеологов флота, поскольку на третьем корабле серии, "Адмирале графе Шпее", она подверглась очередной ревизии. Наиболее существенным стал возврат к более узкому поясу, который теперь возвышался над уровнем броневой палубы менее чем на 1 м, то есть был еще несколько уже, чем на «Дойчланде», не говоря уже о «Шеере». Различия в высоте пояса на "карманных линкорах" отчетливо видны на фотографиях. В уже упоминавшейся книге Брейера перепутаны и миделевые сечения «Шеера» и «Шпее»; последний якобы имеет самый широкий броневой пояс, что неверно. Но если вопрос с высотой поясной брони достаточно прояснен, то значения ее толщины в различных источниках находятся в явном противоречии друг с другом. Большинство монографий и справочников немецких авторов приводят значение 80 мм, а наиболее полная и современная книга Г.Коопа и К.П.Шмольке содержит прямое указание на то, что на последнем «броненосце» вернулись к тому же варианту, что и на «Дойчланде»: 80-мм верхний ряд плит (который к тому же стал уже) и 50-мм нижний ряд на уровне ватерлинии и ниже ее. Напротив, британский историк М.Уитли утверждает, что бортовая броня «Шпее» имела толщину 100 мм по всей высоте и длине пояса, простиравшегося от 30-го до 148-го шпангоута, заканчиваясь поперечными траверзами такой же толщины (в доказательство чего приводится копия чертежа поперечного разреза в районе кормового траверза). По его же сведениям полная схема бронирования корабля не сохранилась. Приведенные М.Уитли данные кажутся гораздо более убедительными, чем сомнительный возврат к весьма странной схеме «Дойчланда», тем более что они имеют серьезную мотивировку. Общий вес брони на "Графе Шпее" заметно увеличился по сравнению с предшественниками, достигнув 3000 т (без элементов, входящих в конструкцию корпуса) — 25 % от стандартного водоизмещения, что соответствует лучшим образцам тяжелых крейсеров последнего поколения — таким, как итальянские «Пола» и французский «Альжери». Рост веса пояса при одновременном уменьшении его ширины логически приводит к выводу о большей толщине. Косвенным подтверждением такой точки зрения служат воспоминания артиллерийского офицера «Шпее» Разенака о бое при Ла-Плате. Он пишет, что снаряд с «Эксетера» пробил 140 мм брони и взорвался на броневой палубе, что как раз соответствует 100-мм поясу и 40-мм верхней переборке. Еще одним изменением в вертикальной защите стало продление 40-мм нижней (противоторпедной) продольной переборки до внешней обшивки двойного дна.
