1938年初，美国海军确定南达科他级战列舰后续的4.5万吨级新型高速战列舰的设计方案——愛荷華級战列舰，最初的工作是在托马斯·C·哈特少將带领下进行的，最初计划装12门Mk 6 16英吋/45倍径或9门Mk 1 18英吋（457毫米）艦炮；但在1938年3月31日会谈决定了该舰还要更强的装甲和更强的主机以达到南达科他级的27节速度后，18英吋艦炮方案被废弃。[2]该项研究最终转成了蒙大拿级。另一方案是由海軍整備局（英语：Bureau of Construction and Repair）（Bureau of Construction and Repair）设计[3]，在 A.J. Chantry上校带领下进行的，提出了装12门16英吋艦炮或20门12英吋艦炮的“巡洋舰杀手”方案，能通过巴拿马运河，达到35节航速和15节下20,000海里航程的要求，最终确定排水量为50,940长吨（51,760吨），但是Chantry发现该方案的装甲只能承受203毫米口徑的炮弹攻擊。[4]最终提交出A、B、C三種改进方案，它们都加强了装甲并把副炮换成150毫米艦炮。"A" 方案最大，为59,060长吨（60,010 t），只有它还保留了4座炮塔装12门16英吋艦炮的特征。它的总功率达到277,000马力（shp）因而航速达到32.5节（60.2 km/h; 37.4 mph）。"B"方案为最小的52,707长吨（53,553 t）；用225,000马力就能达到32.5节，有9门16吋艦炮。 "C"方案则增大了75,000马力来达到35节的初始要求。增加主机和增长装甲带（156米，而B方案是151米），使它达到55,771长吨（56,666 t）。[5] 1938年5月国会通过第二次文森法案，要求“将美国海军实力扩充两成”。它更新了34年的文森-特拉梅尔法案和36年的海军法案，为愛荷華級建造提供了资金。[6]战列舰设计总委员会要求新战列舰不应用南达科他级的Mk 6型16英吋/45倍径艦炮，而应用上1920年代取消的列克星敦级战巡和南达科他级战列舰留下的Mk 2型 16英吋/50倍径艦炮[7]这时该舰已经超过了45,000吨的限制，达到了46,551长吨（47,298 t）当设计进入6月的最后阶段时，当海軍整備局正在实现原先的炮塔座设计时，而軍械局（英语：Bureau of Ordnance）却提出了一个更大的炮塔座方案，它实际上不可能在现有的排水量下上舰。总委员会的一名成员惊讶地问軍械局“是否还有常识”幸而軍械局完成了重量更小的Mk 7型16英寸/50倍徑艦砲设计从而使得炮塔座维持原尺寸。[8][9]
及後在1980年代，為適應列根的“600艘軍艦”計劃，封存的4艘同型艦進行了現代化改造，主要加强舰对地攻击能力，增强反潜防空能力，提高通信和电子设备的现代化水平和改善舰员的生活条件[10]。
動力
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该级战列舰在保持南达科他级防护水平的基础上重点提高航速，搭载更大功率的动力装置。巴布柯克-威爾科斯公司的M型鍋爐可提供每平方英吋600磅的壓力（4,137 kPa; 42 kgf/cm²）、過熱器提供最高溫度華氏875度（攝氏468度），愛荷華級的高壓鍋爐輸出的動力效益與穩定度是二戰戰艦中之首，在平常狀態僅需4具鍋爐便可達到27節航速，全功率下航速高达33节，是历史上主机功率最大、航速最高的战列舰。
為了新型艦炮與雷達所需電力，愛荷華級四座蒸汽渦輪主機艙間內都裝設了2具西屋公司製造的船用渦輪發電機，船上共裝設8具機組，渦輪動力來源由鍋爐提供；每座發電機提供1.25百萬瓦特（1.25MW）電力，最大輸出電力可到10MW。
船體
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为了能够通过當時的巴拿马运河船闸，便于大西洋和太平洋之间的快速调动，采用限制船体最大宽度，拉长舰体的措施，细长的舰艏曲线与日本海军的大和级战列舰相似。舰长达到270.4米，舰体长宽比8.18:1，水线长宽比7.96:1，而当时其它战列舰的长宽比大多不足7。但长舰体在有效提高航速时亦会影响适航性能，尤其是在主砲齊射時，船身穩定性問題尤為突出。（巴拿马运河最高只能通过33米宽，是造成愛荷華級战列舰长宽比過大的主要原因）
武備
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武裝方面，安装3座三联装主炮塔，舰桥前呈背负式安装两座，煙囪后安装一座。采用Mk 7型16吋/50倍径艦炮，发射的穿甲弹为Mk 8型，在14.5海里的距离上可穿透570毫米的垂直装甲。该炮射速为2发/分，高于当时大多数战列舰主炮[11][12]。副炮为10座雙联装高平兩用Mk 12 5英寸/38倍径艦砲，配备无线电近炸引信，对空射程6海里，由Mk.37 艦砲射控系統（Mark 37 Fire Control System）指揮射擊。此外装备大量盟军制式的博福斯40毫米高射砲和厄利孔20毫米机炮。
1980年代的改造中[13]，4艘同型艦装备上SPG-55F型127毫米炮瞄准雷达[來源請求][除中國大陸網路內容報導外，其他網路查無此型號相關報導，請其他編者幫助查證。查证请求]、8座4联裝“戰斧”巡航導彈發射器、SLQ-32型电子战系统、衛星通信系統、4座四联装“鱼叉”反舰导弹发射器、4座方陣快砲等新武器配備與飛彈射控系統裝備。至於舊有武裝，3座三联裝Mk 7型16吋/50倍径艦炮全數保留，拆除4座雙联裝Mk 12 5英吋高平兩用砲，移除全部博福斯40毫米高射砲和厄利孔20毫米机炮和移除防空射擊射控設備（Mk-37 防空射控系統4套）。[1]
原來的水上飛機起重機及停放支架被拆除，換裝上无人驾驶飞机弹射器以装备5架以色列生产的“先锋”型无人驾驶飞机；新增直升机起降平台，可停放4架直升机。
電子裝備（1980年代復役時加裝）
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AN/SPS-49 2D對空搜索雷達＊1
AN/SPS-64航海雷達＊4
AN/SPS-67平面搜索雷達＊1
AN/SLQ-32（V）3電子戰系統＊1
WSC-30衛星導航系統＊2
MK-36 干擾彈發射器＊2（SRBOC）
AN/SLQ-25魚雷反制系統＊1
SPQ-9平面追蹤射控雷達
裝甲
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新澤西號470毫米裝甲特寫
愛荷華級整体防护水平在南达科他级的标准上有所加强，舷侧采用倾斜装甲，加强舰体水下防御能力，並进一步增强了水平装甲。