Из-за спешки с отправкой «Петропавловска» на Дальний Восток испытания его башенных установок ограничили проверкой
возможности их вращения после всех контрольных выстрелов. На артиллерийских испытаниях «Полтавы» в июне 1900 г после выстрелов усиленными зарядами (170 кг) башни перестали поворачиваться - из-за слабых креплений вращающиеся части установки ударялись о неподвижную броню барбета, и в конце концов поворотная платформа осела на барбет. Положение было критическим - готовящийся уйти в заграничное плавание броненосец оказался без главного оружия. В экстренном порядке
решили срезать сверху по 76 мм броню барбета и усилить подкрепление башен. Часть работ на «Полтаве» и «Севастополе» произвели до их ухода на Дальний Восток, а остальные, включая все на «Петропавловске», по разработанному в январе 1901 г Металлическим заводом проекту следовало сделать уже во Владивостоке и Порт-Артуре. Таким образом, вся экономия веса,
достигнутая на стадии проектирования по требованию МТК, была
с избытком поглощена весом подкреплений. Вместе с тем начальнику эскадры Тихого океана было предписано «не производить из 12" (305-мм) орудий броненосцев «Полтава», «Севастополь», «Петропавловск» и «Сисой Великий» стрельбы залпами». После установки всех положенных подкреплений стрельба разрешалась «в бою при всяких условиях, а в мирное
время стрельбу залпами и боевыми зарядами при углах снижения
производить лишь в крайних случаях».
Башни 152-мм орудий для этих кораблей проектировал и изготавливал Обуховский завод. Их особенностью был поворотный стол круглой формы, а не эллиптической, как на всех последующих аналогичных установках. Углы обстрела бортовых башен были 125-135°(носовые 0-135, кормовые 45-180), а батарейных 152-мм орудий - 100°(по 50° от траверса). Угол возвышения стволов равнялся 18°,снижения 5°. Приводы поворота
башен и подачи боезапаса были электрические и ручные, подъема
и опускания стволов - ручные. Первоначально для 152/45 орудий
Кане предполагалось иметь унитарный патрон, но для удобства заряжания, которое производилось вручную, заряд отделили от снаряда, оставив первый в латунной гильзе. Использование зарядов в гильзах, а не в шелковых картузах, как ранее, повышало взрыво- и пожаробезопасность боезапаса, а также
повышало скорострельность за счет отказа от продувки ствола сжатым воздухом после каждого выстрела.
Палубные установки имели много недостатков и при стрельбе на больших углах возвышения часто выходили из строя, особенно их подъемные дуги и компрессоры. К этим недостаткам у башенных установок, имевшим такие же станки, но без механизмов поворота, добавлялись множество лишних блокировок в подаче, ненадежность электромагнитов, реле, контактов и т.п. В бою из-за непрерывных поломок, для устранения которых привлекалась машинная команда, средняя скорострельность 152-мм орудий падала до одного выстрела в минуту.
Новое противоминное вооружение составляли 12 (на «Петропавловске» 10) 47-мм и 28 37-мм орудий системы Гочкиса
образца 1896 г. Такое вооружение считалось достаточным, учитывая небольшие размеры миноносцев того времени. 47-мм скорострелки стояли по шесть на борт: по бокам боевой рубки
(на «Петропавловске» здесь стояли десантные 63.5-мм пушки на корабельных лафетах), по бокам носовой трубы и грот мачты (все шесть на спардеке), перед якорными кат-балками и кормовым балконом (на главной палубе) и в самой корме под балконом. Десять 37-мм орудий находились на боевом марсе, шесть на навесном мостике, четыре в корме на главной палубе.
Еще два 37-мм орудия предназначались для минных катеров. Во время войны стоящие слишком близко к воде орудия нижней палубы были сняты. Часть из них перенесли на кормовой балкон,
спардек или навесной мостик, а остальные передали на береговые позиции Порт-Артура. Для вооружения десантных партий имелось по две пушки 63.5/19 системы Барановского, которые могли устанавливаться на корабельном или колесном лафете, вести огонь со шлюпок.
Минное вооружение состояло из 6 минных (торпедных) аппаратов: четыре надводных 381-мм Металлического завода образца 1889 г на нижней палубе (2 неподвижных в оконечностях без всякой защиты и 2 бортовых на поворотных станках за броней 127-мм пояса чуть сзади грот-мачты с углами обстрела 35° в нос и 45° в корм) и двух подводных неподвижных калибром 457-мм производства завода Лесснера образца 1892 г, установленных перед носовой башней с наклоном назад от траверса на 10°(на «Севастополе» 12°). Высота расположения надводных и углубление подводных аппаратов на кораблях несколько отличалось (на 8-30 см). 381-мм торпеды образца 1894 г имели вес 462.2 кг, заряд 81.8 кг, скорость хода до 27
узлов и дальность хода от трех до 7 кабельтовых, а 457-мм образца 1892г весили 507 кг и имели максимальную скорость 25 узлов. В минном погребе под отделением подводных торпедных аппаратов хранились 50 сфероконических мин заграждения, предназначенных для постановки с катеров и шлюпок. Корабли несли по два минных катера водоизмещением 6.5 и 6.8 т и скоростью хода 9.6 и 9.2 узла. Каждый катер вооружался аппаратом для метательных мин(торпеда без винтов, двигавшаяся
за счет инерции после выстрела) и 37-мм пушкой.
Все погреба боезапаса, за исключением погребов с небольшим количеством 152-мм снарядов и зарядов под бортовыми башнями, были расположены вокруг оснований башен ГК вне бортовой брони. На каждое 305-мм орудие приходилось по 58 снарядов, на каждое 152-мм орудие - 200. Такое сосредоточение
большого количества взрывчатки в непосредственной близости от бортов и днища при подрыве на мине или попадании торпеды могло привести к детонации боезапаса (что и случилось на «Петропавловске» 31 марта 1904 г).
Энергетическая установка каждого корабля состояла из 14
(16 на «Севастополе») цилиндрических котлов и двух вертикальных паровых машин тройного расширения общей проектной мощностью 10600 л.с., вращавших два 4-лопастных гребных винта диаметром около 4.5 м. Это были последние русские броненосцы с цилиндрическими котлами, на поднятие пара в которых уходило в несколько раз больше времени, чем на появившихся водотрубных. Ожидалось, что скорость составит 16 уз. при нормальной тяге(9000 л.с.) и 17 уз. при форсированной
(10600 л.с.). Продолжительная скорость в море по проекту - не менее 15 узлов.
Запас угля (700 т нормальный и 1050 т полный) должен был обеспечить 4500-мильную дальность плавания 10-узловым ходом
(по другим данным запас угля составлял 900/1500 т).
Из-за загрузки отечественной промышленности машинные установки «Петропавловска» и «Полтавы» пришлось заказать в Англии фирмам «Хоторн Лесли» и «Хамфрейз & Тенант». Машины для «Севастополя» изготавливал Франко-Русский завод в Петербурге.
Хотя машины первых двух кораблей были готовы уже в 1895 г, ходовые испытания откладывались из-за задержек с установкой брони и вооружения. «Петропавловск» вышел в море только в октябре 1897 г, да и то без артиллерии и минного вооружения. Поскольку одна из его машин не развила контрактной мощности, испытания отложили. И только 14.10.1898 г, когда вооружение в основном было установлено, он совершил 12-часовой пробег полным ходом, имея водоизмещение 10890 т.
Средняя скорость при индикаторной мощности 11213 л.с. составила 16.38 уз., максимальная 16.86 уз.
«Полтава» вышла на испытания 3.09.1898 г, имея установленной только артиллерию ГК. На 9-часовом пробеге
(время пришлось сократить из-за начавшегося шторма) она развила 11255 л.с. и среднюю скорость 16.29 уз., а максимальную 16.5 уз. В обоих случаях форсирование машин не понадобилось - проектная мощность и так была превышена.
Официальные испытания «Севастополя» 16.10.1899 г закончились аварией рулевого привода, а дополнительный пробег
11.07.1900 г при водоизмещении 11249 т показал следующие результаты: 9368 инд.л.с. и средняя скорость 16.41 уз.
Правдоподобнее представляются сведения, что «Севастополь» на 7-часовом пробеге при указанной мощности смог развить 15.3 уз
Реальная дальность плавания составляла 2800 миль при 1200 т угля 10-узловым ходом, и 1750 миль при полном запасе угля 15-узловым ходом.
Шесть боевых прожекторов диаметром 75-см с углами действия 180-220° размещались попарно на площадках фок-мачты (на «Севастополе» эта площадка стояла на топе мачты, а на двух других - чуть выше боевого марса), грот-мачты и средней мачты между трубами. Все корабли имели 5 парогенераторов производства завода «Сименс и Гальске»: четыре на 640 А и один на 320 А. «Полтава» и «Севастополь» первыми из русских кораблей в 1897 г получили стационарные радиостанции системы Попова - Дюкрете с дальностью действия до 15 миль. На «Петропавловске» радиостанцию установили в 1902 г уже на Дальнем Востоке.
Экипаж каждого броненосца насчитывал 21-27 офицеров и 605-625 матросов и унтер-офицеров, но «Петропавловск» как флагман имел на борту во время войны до 750 человек.
Броненосцы типа «Полтава» легко узнавались по средней
вентиляционной мачте между двумя трубами, служившей также опорой двух шлюпочных кранов. На «Петропавловске» дымовые трубы были выше этой мачты, стоявшей почти посередине между ними, на «Полтаве» - вровень с ней, а на «Севастополе» - ниже. Причем на двух последних средняя мачта была сдвинута к
кормовой трубе. Корабли отличались и по расположению прожекторной площадки на фок-мачте, по форме и размерам вентиляционных дефлекторов, расположению пароотводных трубок,
кнехтов и др. В передней стенке ходовой рубки на «Полтаве» имелось три окна, а на «Петропавловске» и «Севастополе» - четыре. Окраска после достройки была стандартной для кораблей русского флота: черный корпус, белые надстройки и палевые дымовые трубы. При переходе на Дальний Восток корабли полностью перекрашивались в белый цвет(желтыми оставались трубы, на верхних кромках которых наносились черные «марки» - полосы). К началу боевых действий все корабли Порт-Артурской
эскадры стали зеленовато-оливковыми.
Во всех справочниках того времени броненосцы типа «Полтава» упоминаются как хорошо сбалансированные корабли с удачным сочетанием орудийной мощи, защиты и скорости при умеренном водоизмещении. На момент спуска они были в числе самых мощных боевых судов в мире. Но из-за затянувшейся на 9 лет постройки они вступили в строй вместе с кораблями, заложенными в 1894-1896 гг, в проектах которых уже были учтены новейшие достижения в области бронирования, артиллерии и судовых механизмов. Внедрение крупповской брони и появление за главным поясом скоса бронепалубы позволило уменьшить толщину вертикальных плит по ватерлинии при сохранении надежной защиты жизненно важных частей корабля, а за счет этого увеличить площадь бронирования, включая оконечности.