Những giới hạn của Hiệp ước chắc chắn dẫn đến những thỏa hiệp trong thiết kế của hai chiếc tàu chiến mới, và kết quả là lớp Nelson phải hy sinh động lực và tốc độ để được trang bị vũ khí và bảo vệ tốt. Chúng thường được gọi là lớp "cây anh đào",[4] do "bị cắt giảm bởi Washington". Nhu cầu giới hạn trọng lượng rẽ nước đã đưa đến một thiết kế tàu chiến mới từ căn bản, được rút ra từ các thiết kế G3 và N3. Nhằm giảm trọng lượng của vỏ giáp, các tháp pháo chính được bố trí toàn bộ phía trước, rút ngắn chiều dài của vỏ giáp cần thiết. Các lớp G3 và N3 bố trí hai tháp pháo phía trước và một phía sau cầu tàu, nhưng trên lớp Nelson, chúng được dồn hết về một đầu, khi cả ba tháp pháo được bố trí phía trước cầu tàu; khi tháp súng 'B' bố trí bên trên tháp pháo 'A', còn tháp pháo 'Q' trên sàn tàu chính phía sau tháp 'B', nên không thể bắn trực tiếp ra trước mũi hay sau đuôi tàu. Dàn pháo hạng hai được bố trí trên các tháp súng kín nước được điều khiển trung tâm ngay trên sàn tàu chính và được nhóm về phía sau – một yếu tố cải tiến khác vay mượn từ thiết kế của G3 và N3.[3]

Trọng lượng vỏ giáp cũng được giới hạn bằng cách sử dụng đai giáp bên trong nghiêng. Độ dốc giúp gia tăng bề dày tương đối của đai giáp đối với một đầu đạn bắn tới. Cách sắp đặt bên trong được dự định để cung cấp một đường đi đề kháng kém hướng áp lực nổ của quả ngư lôi hướng ra ngoài con tàu bằng những tấm thép dời chỗ được, mặc dù biện pháp này không thành công. Vỏ bên ngoài của lườn tàu không được bọc giáp: lớp vỏ ngoài được dự tính làm kích nổ quả đạn pháo vốn sẽ phát nổ bên ngoài vỏ giáp. Sơ đồ vỏ giáp được thiết kế theo nguyên tắc "tất cả hoặc không có gì"; các khu vực được bảo vệ tốt hoặc là không bảo vệ gì cả, loại bỏ nhiều độ dày vỏ giáp trung gian thường thấy trên các thiết kế cũ trước đây. Lần đầu tiên một thiết giáp hạm Anh có một lớp giáp sàn tàu dày duy nhất để bảo vệ chống lại đạn pháo đâm xuyên và bom thả từ máy bay.

Hệ thống động lực cũng bị giới hạn do cần thiết về trọng lượng, kích cỡ và công suất, nên chỉ vận hành có hai trục; mọi thiết giáp hạm Anh kể từ chiếc Dreadnought năm 1906 đều có bốn trục. Nhằm để cho khói thoát ra không che khuất cấu trúc thượng tầng, các phòng nồi hơi được di chuyển phía sau các phòng động cơ, và thoát khói vào một ống khói duy nhất – một đặc tính độc đáo khác trong các thiết giáp hạm Anh. Do bị giới hạn về động lực, lườn tàu được cấu tạo theo dạng hiệu quả về thủy động học nhằm đạt được tốc độ tối đa có thể.

Cấu trúc thượng tầng lớn có mặt cắt hình tam giác đôi khi được gọi là "Lâu đài Hoàng hậu Anne", do kiểu dáng tương tự với tòa nhà cùng tên 14 tầng xây bằng gạch tại vị trí đối diện với Trạm tàu điện ngầm Công viên St. James tại London. Cấu trúc thượng tầng cung cấp chỗ làm việc rộng rãi, kín nước cho các sĩ quan hoa tiêu và mọi sĩ quan hạm đội có mặt trên tàu. Nó còn là một tháp chỉ huy khẩn cấp bên dưới bệ và các bộ dẫn hướng kiểm soát hỏa lực cho dàn pháo chính phía trên đỉnh, nhưng có vỏ giáp nhẹ chỉ đủ chống lại mảnh đạn nhằm nhằm làm nhẹ bớt. Các biện pháp tiết kiệm trọng lượng còn bao gồm việc sử dụng các vật liệu nhẹ như nhôm trong trang bị, và gỗ linh sam thay thế cho gỗ teak để lót sàn, cho dù trong thực tế sàn gỗ teak được trang bị trong những năm 1920, sau khi có mối lo ngại là con tàu không thể bắn một loạt pháo toàn bộ qua mạn tàu mà không gây tổn hại cho cấu trúc của sàn tàu.

Lớp Nelson là một thiết kế thỏa hiệp, nên không ngạc nhiên là nó có những khiếm khuyết. Sự sắp xếp của cấu trúc thượng tầng lui về phía sau gây những vấn đề về cơ động khi gió lớn, khi mà cấu trúc thượng tầng gây ra hiệu ứng giống như cánh buồm làm con tàu bị tạt theo chiều gió như cái chong chóng khi di chuyển ở tốc độ thấp. Đây là một vấn đề đặc biệt nguy hiểm trong những cảng đông đúc chật chội, khi con tàu khó cặp cảng. Chúng cũng khó xoay chuyển, và khó bẻ lái khi chạy lùi. Điều này được quy cho là do chỉ có hai trục chân vịt và một bánh lái trung tâm duy nhất ngoài tầm quay của chân vịt. Tuy nhiên khi ở ngoài biển khơi, chúng được báo cáo là hoạt động tốt.

Việc bố trí đai giáp nghiêng đã gia tăng sự nguy hiểm của những quả đạn pháo bơi ngầm bên dưới đai giáp. Với những chuyển động của sóng dọc theo lườn tàu hoặc tàu nghiêng do chủ định khi cơ động hoặc do hư hại, con tàu gặp phải nguy cơ từ những quả đạn pháo xâm nhập hầu như không bị ngăn chặn vào các khoang mang tính sống còn. Trong những thông tin được công bố rộng rãi, Bộ Hải quân Anh luôn trình bày lớp vỏ giáp nghiêng sâu hơn là như trong thực tế.

Các khẩu pháo 406 mm (16 inch) của dàn pháo chính được bố trí trên những tháp pháo ba nòng, là những thiết giáp hạm Hải quân Hoàng gia duy nhất có đặc tính này. Bản thân các khẩu pháo này cũng tách rời khỏi tiêu chuẩn thiết kế Anh. Khi mà các vũ khí Hải quân Hoàng gia trước đây bắn các đầu đạn với lưu tốc vừa phải, vũ khí trang bị cho Nelson lại đi theo thực hành của người Đức khi có đầu đạn nhẹ hơn với lưu tốc cao. Thay đổi về chính sách này là do những thử nghiệm mà người Anh thực hiện trên các thiết bị của Đức sau chiến tranh, cho dù những thử nghiệm tiếp theo đưa đến kết quả trái ngược; và những vũ khí này chưa bao giờ được xem là thành công như kiểu BL 380 mm (15 inch)/42 caliber Mark I trước đó. Các khẩu pháo này phải chịu đựng độ hao mòn nòng súng đáng kể và độ phân tán lớn trên sơ đồ điểm đạn rơi. Kết quả là lưu tốc đầu đạn phải được giảm xuống kéo theo sự suy giảm sức mạnh đâm xuyên. Cần có một đầu đạn nặng hơn để khắc phục điểm yếu này, nhưng chi phí chế tạo kiểu đạn pháo mới, cũng như cải biến các thiết bị chứa và chuyển đầu đạn, lại đặt ra vào lúc mà ngân quỹ dành cho Hải quân Hoàng gia bị cắt giảm mạnh. Nhu cầu phải giảm trọng lượng và việc sử dụng tháp pháo ba nòng cũng dẫn đến những vấn đề về máy móc vận chuyển và nạp đạn. Sự sáp nhập nhiều đặc tính an toàn có được với các vật liệu nhẹ hơn khiến cho các thiết bị phức tạp nhưng tương đối mong manh phải được bảo trì liên tục trong suốt tuổi đời con tàu. Những con tàu này được trang bị hệ thống kiểm soát hỏa lực HACS cho pháo phòng không và kiểu Admiralty Fire Control Table Mk I để điều khiển dàn hỏa lực chính.

Cuối cùng, tiếng nổ của các khẩu súng làm ngắt quãng công việc của các sĩ quan trên cầu tàu đến mức mà các khẩu pháo thường bị cấm không được bắn qua mạn về phía sau. Những nỗ lực lớn đã được thực hiện nhằm tìm cách khắc phục điều này, nhưng không có giải pháp nào đem lại hiệu quả; kể cả việc trang bị kính tôi an toàn cho các cửa sổ trên cầu tàu, nhưng sức ép của các khẩu pháo khi bắn làm vỡ tung chúng và phủ đầy cầu tàu với những mảnh thủy tinh bay tứ tung.

Do hình dáng khá khác thường của chúng, HMS Nelson và tàu chị em Rodney bị Hải quân Hoàng gia đặt những cái tên lóng châm biếm Nelsol và Rodnol – những vấn đề trong khi cơ động và kiểu dáng chỉ có một ống khói duy nhất gợi nhớ những chiếc tàu chở dầu, và một loạt các tàu chở dầu hạm đội được chế tạo trong Chiến tranh Thế giới thứ nhất mang những cái tên tận cùng bằng "ol".[5]

Một lời đồn đại được lưu truyền khá lâu là những con tàu này không thể bắn toàn bộ qua mạn (tất cả các khẩu pháo chính) vì sẽ gây tổn hại cho cấu trúc của sàn tàu. Điều này đã được chính thức phủ nhận trong hoạt động của Rodney khi đánh chìm thiết giáp hạm Đức Bismarck lúc mà tất cả các khẩu pháo đã bắn qua mạn mà không gây hiệu ứng ngược nào.