Khi chiến tranh có thể sẽ lại nổ ra, các nước bắt đầu gầy dựng lực lượng. Thoạt tiên những lời hứa môi miệng vẫn được dành cho Hiệp ước Versailles và Hiệp ước Hải quân Washington, nhưng khi chiến tranh gần như là hiển nhiên thì các thiết kế lại tỏ ra mang nhiều tham vọng.

Cả Đức, Ý, Pháp và Nga đều thiết kế những con tàu mới, thường được bảo vệ tốt hơn đáng kể so với tiền nhiệm thời Thế Chiến I và được một số xem như là những thiết giáp hạm nhanh, cho dù những người khác xem chúng là tàu chiến-tuần dương vì pháo có cỡ nòng nhỏ và tốc độ nhanh. Vào cuối những năm 1930 đa số các quốc gia đều đang chế tạo các thiết giáp hạm nhanh, nhưng do những giới hạn của Hiệp ước Hải quân London thứ hai làm cho những thiết kế này nhấn mạnh đến hỏa lực và sự bảo vệ hơn là tốc độ. Dù sao những thiết giáp hạm mới vẫn có tốc độ đáng ngưỡng mộ so với những thiết giáp hạm thời Đệ Nhất thế chiến.

Cuối cùng, người Ý chọn nâng cấp các thiết giáp hạm cũ của họ thay vì đóng mới tàu chiến-tuần dương, trong khi người Nga đặt lườn lớp Kronshtadt 35.000 tấn, nhưng đã không thể hạ thủy chúng trước khi Đức xâm lược vào năm 1941 và chiếm được một trong các lườn tàu. Những chiếc tàu chiến Xô Viết khác được hạ thủy và tháo dỡ sau chiến tranh. Chỉ có Đức và Pháp kịp hoàn tất những chiếc được xem là tàu chiến-tuần dương thực sự.

Các thiết kế của Đức

Các thiết giáp hạm bỏ túi (tiếng Đức: Panzerschiffe - tàu bọc thép) của Đức Deutschland, Admiral Scheer và Admiral Graf Spee được chế tạo để đáp ứng giới hạn tải trọng 10.000 tấn do Hiệp ước Versailles đặt ra, là một nỗ lực khác của khái niệm tàu chiến-tuần dương. Cho dù có cái tên "thiết giáp hạm bỏ túi" có vẻ nhấn mạnh đến một thiết giáp hạm thu nhỏ, chúng là những con tàu tương đối nhỏ chỉ với sáu khẩu pháo 280 mm (11 inch), thực ra là những tàu tuần dương hạng nặng rất lớn và trang bị nặng. Tuy nhiên, theo những hiệp ước quốc tế, vũ khí trang bị tối đa cho một tàu tuần dương chỉ là 203 mm (8 inch). Một khẩu pháo với cỡ nòng 280 mm (11 inch) có sức mạnh bắn trúng đích và tầm xa lớn hơn nhiều.

Ở dáng vẻ bên ngoài, kiểu cột ăn-ten đặc trưng giống như thiết giáp hạm (đặc biệt là với Scheer và Graf Spee) cùng cỡ pháo lớn so với tàu tuần dương đương thời đã đem lại cho chúng cái tên "thiết giáp hạm bỏ túi" bởi cả đồng minh lẫn kẻ thù. Chúng đạt được tốc độ khá cao 52 km/h (26 knot), và một sự bảo vệ thỏa đáng; trong khi cố gắng duy trì sát với giới hạn tải trọng cho phép bằng cách dùng kỹ thuật hàn thay cho tán rivet, chỉ mang hai tháp pháo chính, và thay thế động cơ turbine hơi nước thông thường bằng một cặp động cơ diesel khổng lồ chín xy-lanh, mỗi chiếc vận hành một trục chân vịt. Sau việc mất chiếc Graf Spee, hai chiếc còn lại được xếp lớp lại như những "tàu tuần dương hạng nặng", có pháo lớn hơn và vỏ giáp dày hơn so với tàu tuần dương hạng nặng thông thường, nhưng phải trả giá về tốc độ (chúng thực chất có vỏ giáp cơ bản của tàu tuần dương ngoại trừ trên các tháp pháo hạng nặng). Khi những "thiết giáp hạm bỏ túi" được đưa ra hoạt động, chúng bị các tàu chiến-tuần dương thực sự của Anh qua mặt về tốc độ, vũ khí và sự bảo vệ, nhưng Hải quân Đức có thể đã hy vọng ở một ưu thế tạm thời. Những thiết giáp hạm bỏ túi cũng có ưu thế về tầm hoạt động rất xa, và nhỏ hơn nên khó bị bắn trúng.

Hai chiếc tàu chiến hạng nặng khác của Đức được đóng vào cuối những năm 1930, Scharnhorst và Gneisenau, được cho là mạnh hơn nhiều so với những thiết giáp hạm bỏ túi; với chín khẩu pháo hạng nặng thay vì sáu, chúng được xếp loại là những tàu chiến chủ lực thực sự. Ở mức tải trọng 38.900 tấn khi đầy tải, chúng lớn hơn đôi chút so với lớp Dunkerque đôi chút. Hai chiếc thuộc lớp Gneisenau nhanh và có vỏ giáp tốt, nhưng có hỏa lực tương đối yếu so với một thiết giáp hạm, bao gồm ba tháp pháo 280 mm (11 inch) ba nòng. Vào lúc đó, Đức chỉ được phép chế tạo mỗi năm một khẩu pháo có cỡ nòng 305 mm (12 inch) hay lớn hơn do những giới của hiệp ước, và người Đức cũng không muốn đánh động Đồng Minh, nên những con tàu này chỉ được trang bị cỡ pháo 280 mm. Dù sao, tháp súng của chúng cũng được thiết kế để chấp nhận pháo 380 mm (15 inch) nòng đôi với tổng cộng sáu khẩu, khi số lượng đó được sản xuất đủ. Tuy nhiên, hoàn cảnh chung và số phận của hai con tàu sau trận chiến mũi North nơi Scharnhorst bị hỏng nặng bởi hỏa lực pháo và bị đánh chìm bởi ngư lôi, còn Gneisenau bị hư hại nặng do bom và việc sửa chữa nó phải nhường cho những ưu tiên cao hơn, làm cho kế hoạch trên bị hủy bỏ. Hải quân Hoàng gia xếp loại chúng như là tàu chiến-tuần dương vì thiết kế đi theo truyền thống của Hải quân Đế quốc Đức đánh đổi cỡ pháo lấy sự bảo vệ và tốc độ. Dù sao Hải quân Đức vẫn phân loại chúng là thiết giáp hạm. Lớp nối gót Gneisenau không phải là những tàu chiến-tuần dương; các thiết giáp hạm Bismarck và Tirpitz có thêm một tháp pháo và được trang bị pháo 380 mm (15 inch) ngay từ đầu, làm cho chúng trở thành những thiết giáp hạm nhanh thực sự.

Các thiết kế của Pháp

Để trả lời cho những thiết giáp hạm bỏ túi của Đức, Pháp quyết định chế tạo lớp Dunkerque trong những năm 1930. Chúng được trang bị pháo 330 mm (13 inch) sắp xếp trên hai tháp pháo bốn nòng hướng ra phía trước. Được xem là những tàu chiến chủ lực thực sự, chúng lớn hơn đáng kể, nhanh hơn và hỏa lực mạnh hơn so với các thiết giáp hạm bỏ túi Đức mà chúng dự định đối đầu. Lớp Dunkerque được xếp lớp như những thiết giáp hạm nhanh cỡ nhỏ, được thiết kế thu nhỏ lại nhưng vẫn là một phiên bản cân bằng của kiểu tàu này, và cũng được xem là tàu chiến-tuần dương do dàn pháo chính nhỏ hơn so với các thiết giáp hạm hiện hữu. Chúng được tiếp nối bởi lớp Richelieu, tiếp tục có cùng cấu hình nhưng lớn hơn để chấp nhận cỡ pháo 380 mm (15 inch), khiến chúng ngang bằng với các thiết giáp hạm nhanh mới của các nước khác.

Thiết kế cuối cùng này minh họa sự phát triển về kỹ thuật trong những năm giữa hai cuộc thế chiến. Giới hạn cuối cùng của tốc độ con tàu là sức cản của lượng choáng nước (vốn gia tăng lũy thừa ba với tốc độ) hơn là trọng lượng, nên vỏ giáp nặng hơn trên những thiết giáp hạm giai đoạn Thế Chiến II chỉ làm chậm hơn một vài knot (4 km/h) so với đồng nghiệp có vỏ giáp nhẹ hơn nhiều. Pháo hạng nặng trang bị trên những thiết giáp hạm nhanh có tốc độ cao và vỏ giáp đầy đủ đã làm mất hiệu lực của khái niệm tàu chiến-tuần dương như một kiểu tàu chiến riêng biệt.