Обеспечение надежного бронирования считалось важнейшей задачей для проектирующей организации. Выбору его системы предшествовали широкомасштабные испытания на артиллерийском полигоне Коттрау недалеко от Виареджио, где расстреливались макеты возможных образцов броневой защиты и осуществлялся окончательный выбор технических решений.
В пределах между первой и третьей 381-мм башнями формировалась броневая цитадель, образовавшаяся броневым поясом, двумя броневыми палубами и двумя броневыми траверзами: носовым и кормовым.
Броневой пояс устанавливался с наклоном 11 градусов наружу и представлял собой сложную броневую преграду: наружные броневые плиты из 70-мм гомогенной брони, опиравшиеся на 10-мм листы стали повышенного сопротивления, предназначались для разрушения бронебойных наконечников снарядов. На расстоянии 250 мм за ними устанавливались 280-мм крупповские цементированные плиты на 50-мм тиковой подушке, крепившейся к 15-мм стальной обшивке борта. Параллельно броневому поясу на расстоянии 1400 мм за ним располагалась 36-мм противоосколочная продольная переборка из хромоникелевой стали, за которой следовала еще одна 24-мм такая же переборка с наклоном 27 градусов внутрь корпуса. К верхней кромке броневого пояса примыкала главная броневая (нижняя) палуба из 100-мм (90-мм у борта) гомогенных плит, уложенных на 12-мм стальные листы, над артиллерийскими погребами толщина брони возрастала до 150 мм. В пределах цитадели борт от верхней кромки броневого пояса до палубы полубака защищался 70-мм гомогенной броней. Палуба полубака выполнялась из 36-мм гомогенной брони, положенной на 9-мм стальные листы. Стальной настил верхней палубы имел толщину 12-мм. Броневые траверзы, замыкавшие цитадель, состояли из 200- (носовой) и 280-мм (кормовой) брони до главной броневой палубы и из 70-мм — выше нее. За пределами цитадели имелось легкое бронирование оконечностей толщиной 70 мм в носовой части и 100–130 мм в кормовой, где таким образом защищались расположенные там отделения дизель-генераторов и коридоры гребных валов. Барбеты 381-мм башен выше палубы полубака покрывала 350-мм цементированная крупповская броня, утоньшавшаяся между палубами до 280 мм. Лобовые плиты самих башен имели толщину 350 мм, а боковые, тыловые и крыша — 200 мм. Существенной броневой защитой обладали и 152-мм башни: лоб — 280, борта и тыл 130—80 мм, крыша носовой пары — 150, а кормовой — 105 мм, барбеты 150 мм — выше палубы полубака и 100 — ниже ее. Носовая надстройка проектировалась по образцу, выработанному для легких крейсеров типа «Монтекукколи» с пропорциональным увеличением в размерах для линкора. Она представляла собой комплекс боевых постов, служивших для управления кораблем и его артиллерийским вооружением, и имела девять ярусов, начиная от главной броневой палубы. Первые шесть нижних прикрывались 60-мм гомогенной броней, седьмой (боевая рубка) и восьмой (флагманская рубка) ярусы имели 210—260-мм бронирование, а девятый ярус (второй командный артиллерийский пост) — 100—250-мм со 130-мм крышей. Наконец, дымоходы и основания дымовых труб защищала 100-мм вертикальная броня и 110-мм броневые колосники. Общий вес бронирования достигал 14 069,8 тонны.