Lớp thiết giáp hạm Pennsylvania lớn hơn đáng kể so với lớp Nevada dẫn trước. Arizona có chiều dài chung 608 foot (185,3 m), mạn thuyền 97 foot (29,6 m) rộng (ở mực nước) và tầm nước 29 foot 3 inch (8,9 m) khi đầy tải. Nó dài hơn 25 foot (7,6 m) so với những chiếc lớp trước. Chiếc thiết giáp hạm có trọng lượng choán nước tiêu chuẩn 29.158 tấn Anh (29.626 t), và lên đến 31.917 tấn Anh (32.429 t) khi đầy tải. Nó nặng hơn 4.000 tấn Anh (4.060 t) so với những chiếc dẫn trước. Con tàu có chiều cao khuynh tâm 7,82 foot (2,4 m) khi đầy tải.[3]

Con tàu trang bị bốn turbine hơi nước Parsons dẫn động trực tiếp, mỗi chiếc nối với một trục chân vịt đường kính 12 foot 1 inch (3,7 m).[4] Hơi nước được cung cấp bởi mười hai nồi hơi ống nước Babcock & Wilcox. Hệ thống động lực được thiết kế để cung cấp tổng công suất 31.500 mã lực càng (23.500 kW), nhưng nó chỉ đạt được 29.366 shp (21.898 kW) trong đợt chạy thử máy của Arizona, vốn có tốc độ vượt đôi chút so với tốc độ thiết kế 21 hải lý một giờ (39 km/h; 24 mph).[3] Dù sao nó cũng đạt được tốc độ 21,5 hải lý một giờ (39,8 km/h; 24,7 mph) trong một đợt chạy thử máy hết công suất vào tháng 9 năm 1924.[5] Nó được thiết kế để mang theo 1.548 tấn Anh (1.573 t) dầu đốt lúc bình thường, nhưng có dung lượng tối đa 2.305 tấn Anh (2.342 t). Ở lượng nhiên liệu tối đa mang theo, con tàu có thể di chuyển ở tốc độ 12 kn (22 km/h) đạt đến tầm xa 7.552 hải lý (13.990 km; 8.690 mi) với một đáy tàu sạch không bám hà. Nó có bốn máy phát turbine công suất 300 kilôwatt (402 hp).[3]

Arizona trang bị mười hai khẩu pháo 14 in (360 mm)/45 caliber trên những tháp pháo ba nòng.[3] Các tháp pháo được đánh số từ I đến IV từ trước ra sau tương ứng. Các khẩu pháo của cùng tháp pháo không thể nâng một cách độc lập, và bị giới hạn ở góc tối đa +15°, cho phép chúng đạt được tầm bắn tối đa 21.000 thước Anh (19.000 m).[6] Con tàu mang theo 100 quả đạn pháo cho mỗi khẩu pháo. Việc phòng thủ chống lại tàu phóng lôi do dàn pháo hạng hai đảm trách, với 21 khẩu pháo 5 in (130 mm)/51 caliber trên các tháp ụ nòng đơn dọc theo mạn tàu; một cách bố trí quá thấp khiến chúng bị ướt do sóng biển và không thể hoạt động khi biển động mạnh.[7] Ở góc nâng 15°, chúng có tầm bắn tối đa 14.050 thước Anh (12.850 m).[8] Mỗi khẩu pháo được cung cấp 230 quả đạn pháo.[3] Con tàu còn trang bị bốn khẩu 3 in (76 mm)/50 caliber để tự vệ phòng không, cho dù chỉ có hai khẩu được trang bị vào lúc hoàn tất. Hai khẩu kia được bổ sung không lâu sau đó trên nóc tháp pháo III.[9] Arizona cũng trang bị hai ống phóng ngư lôi 21 inch (533 mm) và mang theo trữ lượng 24 quả ngư lôi.[3]

Thiết kế của lớp Pennsylvania tiếp tục theo nguyên tắc vỏ giáp tất cả hoặc không có gì, chỉ bọc giáp cho những thành phần thiết yếu nhất của con tàu vốn đã bắt đầu từ lớp Nevada. Đai giáp chính ở mực nước làm bằng thép giáp Krupp dày 13,5 inch (343 mm) chỉ bao bọc các khoang động cơ và hầm đạn. Nó có chiều cao tổng cộng 17 foot 6 inch (5,3 m), trong đó 8 foot 10 inch (2,7 m) bên dưới mực nước; bắt đầu từ 2 foot 4 inch (0,7 m) bên dưới mực nước, đai giáp vuốt mỏng dần xuống độ dày còn 8 inch (203 mm).[3] Các vách ngăn ngang ở hai đầu con tàu có độ dày 13–8 inch (330–200 mm). Mặt trước của tháp pháo dày 18 inch (457 mm) trong khi các mặt hông dày 9–10 inch (230–250 mm) và nóc được bảo vệ bởi lớp giáp dày 5 inch (127 mm). Vỏ giáp của bệ tháp pháo dày 4,5–18 inch (114–457 mm); tháp chỉ huy được bảo vệ bởi lớp giáp dày 16 inch (406 mm)và có nóc dày 8 inch (203 mm).[10]

Sàn tàu bọc thép bao gồm ba lớp với độ dày tổng cộng 3 inch (76 mm); riêng khu vực bên trên bánh lái vỏ giáp được tăng lên 6,25 inch (159 mm) bao gồm hai lớp. Bên dưới nó là lớp sàn chống mảnh đạn có độ dày 1,5–2 inch (38–51 mm).[11] Ống khói từ các nồi hơi được bảo vệ bởi những tấm khiên hình nón có độ dày 9–15 inch (230–380 mm).[10] Một vách ngăn chống ngư lôi dày 3 inch (76 mm) được bố trí cách 9 foot 6 inch (2,9 m) phía trong mạn tàu; và con tàu được cung cấp một đáy tàu kép kéo dài toàn bộ chiều dài con tàu. Những thử nghiệm được tiến hành vào giữa năm 1914 cho thấy hệ thống này có thể chống đỡ 300 pound (140 kg) thuốc nổ TNT.[11]