Разработка первого линкора этой серии началась в 1940 году с исследования возможностей усиления брони исходной модели Н-39. Рассматривались одновременно два варианта, неофициально названные Н-40А и Н-40В. Их принципиальные отличия друг от друга состояли в том, что Н-40А, обладавший уменьшенной боевой мощью, был оснащен тремя сдвоенными башенными орудиями по 40,6 см, что позволяло существенно нарастить слой брони без резкого увеличения водоизмещения, тогда как Н-40В сохранил прежние четыре сдвоенных башенных орудия по 40,6 см, но был заметно увеличен в размерах ради обеспечения его надежной защиты. Поскольку увеличение веса требовало большей мощности для поддержания проектной скорости в 59 км/час (32 узла), было принято решение оснастить линкор смешанной энергоустановкой, состоящей из дизельных двигателей и паровых турбин, приводивших в действие теперь не три, а четыре вала. Однако это были лишь неофициальные исследования, не оказавшие существенного влияния на последующие модели, начиная с серии Н-41.
В 1941 году ОКМ инициировало официальные исследовательские работы по проектированию линкоров будущего, которые должны были отличаться высокой скоростью (не менее 56 км/час или 30 узлов) броней, достаточной для защиты от предполагаемых ударов противника. Результатом этих исследований стала модель Н-41, обладавшая усиленной горизонтальной броней и укрепленными противоторпедными переборками, а также оснащенная смешанной движительной системой моделей 1940 года, но сохранившая три вала. Модель Н-41 была чуть больше, чем японские корабли класса «Яма-то», ее водоизмещение при полной загрузке составляло 77216 тонн, а общая длина чуть превышала 300 метров.
Потеря «Бисмарка» в мае 1941 года заставила германское командование задуматься о проблеме уязвимости своих кораблей перед воздушными атаками противника. Была разработана новая серия модификаций Н-41 с целью нейтрализовать слабые места в защите гребных винтов и рулей, наиболее подверженных торпедным атакам. Рассматриваемые предложения по усовершенствованию безопасности также учитывали уроки, почерпнутые из ущерба, нанесенного линкору «Шарнхорст» при его атаке бомбардировщиками британских ВВС в 1941 году. Сначала предполагалось внести изменения в модели класса Н-41, однако вскоре стало ясно, что проектирование необходимо начинать с нуля, и вместо модифицированной версии старой модели был разработан новый корабль серии Н-42. Он был оборудован четырьмя гребными валами с кожухами для защиты бортовых стенок гребных винтов и многочисленными рулями для обеспечения дополнительной маневренности в случае поражения рулевого привода. Увеличение водоизмещения привело к более глубокой осадке, что осложнило строительство и эксплуатацию судов этого класса. Н-42 уже на начальной стадии стал более массивным кораблем, чем все его предшественники, а с установленной на нем улучшенной броней и противоторпедной защитой его итоговая длина составила 305 метров, наибольшая ширина — почти 43 метра, а водоизмещение при полной загрузке равнялось 99568 тоннам, что делало его сопоставимым по размерам с современными атомными авианосцами.
Последовавшие за Н-42 разработки становились все более далекими от реальности: для уничтожения любых возможных противников на новых кораблях предполагалось устанавливать восемь главных 50,8 сантиметровых орудий — этот калибр был крупнейшим из всех, какие когда-либо рассматривались для ведения боевых действий на море. Однако дополнительное вооружение и тяжелые противовоздушные орудия, оказавшиеся несостоятельными в единственном боевом походе «Бисмарка» не претерпели существенных изменений. Они были дополнены лишь 37 мм и 20 мм установками, эффективность которых против воздушных налетов была крайне ограниченной. Проект Н-43 оказался невыполнимым — германским судоремонтным заводам было бы весьма затруднительно осуществить строительство кораблей такого класса, а испытание их в закрытых водоемах становилось бы чрезвычайно опасным. Этот проект иллюстрировал собой исключительно теоретические и ничем не сдерживаемые возможности, в большой степени напоминая планы Тиллмана по созданию американского «гигантского линкора» в 1916 году.
Н-44 стал последней серьезной разработкой крупных линкоров, который предполагалось оборудовать усиленной защитой, включавшей многослойное бронирование палубы, способное выдержать бомбардировку любыми снарядами, кроме самых тяжелых бронебойных. Суммарная поперечная глубина многочисленных противоторпедных переборок составляла 11 метров (вдвое больше, чем на «Бисмарке»), а тройное дно должно было свести к минимуму наносимый минами ущерб. Смешанная движительная система с четырьмя валами была подобна той, что разрабатывалась для Н-42 и Н-43, однако увеличенные размеры Н-44 привели к некоторому снижению скорости, хотя дальность хода осталась практически неизменной: 37000 км (20000 морских миль) при скорости 35 км/час (19 узлов).