Lớp Colorado là một phần của chương trình "Thiết giáp hạm kiểu Tiêu chuẩn" của Hải quân Mỹ, một khái niệm thiết kế để Hải quân có được một hàng thiết giáp hạm gồm những tàu chiến đồng nhất (rất quan trọng, vì nó cho phép vạch kế hoạch cơ động cả hàng tàu chiến thay vì phải tách ra "cánh nhanh" và "cánh chậm")[3] Khái niệm "Tiêu chuẩn" bao gồm hỏa lực tầm xa, tốc độ trung bình 39 km/h (21 knot), bán kính lượn vòng hẹp khoảng 640 m (700 yard) và cải thiện việc kiểm soát hư hỏng.[3] Những lớp thiết giáp hạm "Tiêu chuẩn" khác bao gồm Nevada, Pennsylvania, New Mexico và Tennessee.[3]

Thiết kế của lớp Colorado căn bản được dựa trên lớp Tennessee. Ngoài thay đổi lớn đáng chú ý khi tám khẩu hải pháo 406 mm (16 inch)/45 caliber bố trí trên bốn tháp pháo nòng đôi thay thế cho mười hai khẩu Hải pháo 356 mm (14 inch)/50 caliber bố trí trên bốn tháp pháo ba nòng của các lớp trước đó, không có sự khác biệt lớn đáng kể nào khác giữa hai thiết kế.[4][5][6]

Thiết kế lớp Tennessee là kết quả của việc cải tiến lớp Mexico. Đa số các thay đổi được tích hợp vào lớp Tennessee trước khi lườn của chúng được đặt. Tuy nhiên, các kế hoạch bảo vệ dưới nước, sự phòng thủ chính của con tàu chống lại ngư lôi cũng như đạn pháo rơi ngay trước con tàu và tiếp tục di chuyển dưới nước trước khi và đánh trúng con tàu bên dưới mực nước, không thể thực hiện kịp lúc. Vấn đề là nhờ kết quả của một loạt thử nghiệm các thùng chắn được chế tạo (thực ra là các ngăn lườn tàu được đề nghị chế tạo) và thử nghiệm với cả vỏ giáp bên ngoài và bên trong; việc thử nghiệm đã chứng minh rằng một loạt các ngăn kín nước luân phiên đổ đầy dung dịch rồi chừa trống là một giải pháp phòng thủ rất hiệu quả chống lại ngư lôi; không may thay lại chưa hoàn tất. Để tiến hành chế tạo các con tàu càng nhanh càng tốt, bản chào thầu gửi đến các hãng đóng tàu đều lưu ý rằng: nếu họ được chọn thầu để chế tạo con tàu, được phép có sự thay đổi trong thiết kế con tàu trong vòng ba tháng sau khi đặt lườn.[7][8]

Sơ đồ bảo vệ dưới nước mới bao gồm năm ngăn kín nước riêng biệt phân cách bởi những vách ngăn ở cả hai bên mạn tàu: lớp ngoài cùng để trống, ba ngăn được đổ đầy, và một ngăn trống trong cùng. Thêm vào đó, tám nồi hơi được dời chỗ từ vị trí nguyên thủy trên các lớp trước đó sang những chỗ riêng biệt bên mạn phải và mạn trái của động cơ turbo điện, tạo nên một lớp phòng thủ mới; con tàu vẫn có thể di chuyển khi một hay thậm chí cả một dãy bên nồi hơi không hoạt động nếu bị hư hại trong chiến đấu. Sự sắp xếp mới này buộc thay đổi vẽ thẩm mỹ bên ngoài so với hai lớp New Mexico và Tennessee: một ống khói lớn duy nhất trước đây được thay bằng hai ống khói nhỏ hơn.[8][9]

Các cải tiến khác của lớp Tennessee bao gồm một nỗ lực chuyển chỗ phòng ngư lôi phía trước cách xa hầm đạn của dàn pháo chính 356 mm (14 inch), vì phòng này được xem là mong manh; cũng như thiết kế mới yêu cầu sử dụng đai giáp bên ngoài thay vì bên trong, để cho "một lỗ trống trong sự liên tục của cấu trúc hông"[7] không tồn tại trên con tàu. Góc nâng của dàn pháo chính được tăng lên đến 30 độ một phần là do những lời đồn đại rằng các tàu chiến chủ lực của Đế quốc Đức có thể nâng đến 30 độ cũng như xuất hiện một bức ảnh chụp các khẩu pháo trên chiếc thiết giáp hạm dreadnought Anh Quốc Queen Elizabeth cho thấy các tính năng tương tự.[7]