Vittorio Veneto có chiều dài tính toán (LBP) là 224,05 mét (735,1 ft), chiều dài tổng thể đạt 237,76 mét (780,1 ft), mức mớn nước đạt 9,6 mét (31 ft) và con tàu cao 32,82 mét (107,7 ft). Vittorio Veneto có mức choán nước tiêu chuẩn là 40.724 tấn (40.081 tấn Anh; 44.891 tấn Mỹ) và 45.236 tấn (44.522 tấn Anh; 49.864 tấn Mỹ) khi đầy tải. Điều này đã vi phạm nghiêm trọng các điều khoản được đặt ra trong Hiệp ước Hải quân Washington, khi Hiệp ước chỉ quy định các quốc gia chỉ được phép hạ thủy các tàu chủ lực có mức choán nước tối đa là 35.000 tấn/tàu. Tuy vậy, Hải quân Ý đã khéo léo đánh tráo thông tin và thuyết phục được các đoàn khảo sát rằng lớp Littorio của họ vẫn nằm trong giới hạn mà hiệp ước áp đặt.[2] Hệ thống động cơ của tàu bao gồm bốn động cơ tuabin hơi nước Belluzzo được cung cấp năng lượng bởi tám nồi hơi Yarrow chạy bằng dầu. Động cơ của tàu đạt công suất trục là 128.200 mã lục (95.600 kW) và đạt tốc độ tối đa là 30 knot (56 km/h; 35 mph). Tàu có biên chế thủy thủ đoàn theo mức tiêu chuẩn là 80 sĩ quan và 1.750 thủy thủ, và con số này tăng lên thành 1.950 sĩ quan và thủy thủ trong giai đoạn cuối của cuộc chiến.[3][4]

Hệ thống pháo chính của Vittorio Veneto bao gồm chín khẩu pháo 381 mm L/50 Ansaldo 1934 được chia đều ra ba tháp pháo ba nòng, hai tháp pháo đặt ở trước đài chỉ huy và một tháp đặt ở cuối hệ thống thượng tầng. Hệ thống vũ khí phụ của tàu bao gồm 12 khẩu pháo 152 mm (6.0 in) L/55 Ansaldo Model 1934, được chia đều cho bốn tháp pháo ba nòng. Hai tháp pháo 152 mm được đặt hai bên tháp pháo 381 mm số 2 và hai tháp còn lại được đặt ở hai bên rìa tháp pháo 381 mm số 3. Hệ thống pháo phòng không của tàu bao gồm 12 khẩu pháo 90 mm (3.5 in) L/50 mạnh mẽ được đặt ở bên bên thượng tầng của tàu, 12 khẩu pháo 37 mm (1.5 in) L/54 và 16 pháo 20 mm (0.79 in) L/65. Pháo 90 mm có nhiệm vụ cung cấp hỏa lực phòng không tầm xa cho tàu, và được đặt trong các ụ riêng lẻ với hệ thống ổn định chạy biệt lập. Tốc độ bắn của pháo 90 mm là 12 viên/phút và có trần bay khoảng 10.800 m. Pháo 37 mm và 20 mm có nhiệm vụ cung cấp hỏa lực phòng không tầm gần và có tầm bắn hiệu quả lần lượt là 4.000 mét và 2.500 mét. Ngoài ra, con tàu còn được lắp đặt bốn khẩu pháo 120 mm (4.7 in) L/40 làm nhiệm vụ bắn pháo sáng.[4] Hệ thống radar EC 3 ter 'Gufo', có khả năng quét được các mục tiêu trên mặt biển trong khoảng cách 30 kilomét và máy bay ở khoảng cách 80 kilomét, được lắp đặt vào tháng 7 năm 1943.[5][6]

Đai giáp chính của Vittorio Veneto bao gồm lớp giáp đồng chất dày 70 mm đặt ở bên ngoài và lớp giáp trát xi măng dày 280 mm được đặt phía sau tấm giáp đồng chất. Con tàu được lắp đặt Hệ thống đai chống ngư lôi Pugliese - một trong những hệ thống chống ngư lôi hiệu quả nhất trong Chiến tranh Thế giới thứ hai. Boong tàu bao gồm một lớp giáp đồng nhất dày 36 mm đặt trên một lớp giáp dày 9 mm; lớp giáp trên khu vực boong tàu sẽ thay đổi tùy thuộc vào không gian và vị trí chúng bảo vệ. Ở khu vực khoang chứa đạn, boong tàu dày 162 mm. Tại khu vực khoang động cơ, độ dày của boong được giảm xuống còng 110 mm và 90 mm ở các khu vực còn lại. Bệ tháp pháo chính của tàu được bảo vệ bởi một lớp giáp tráng xi măng dày 350 mm ở bên trên boong tàu và giảm xuống còn 280 mm ở bên dưới boong tàu. Mặt trước của các tháp pháo chính dày 350 mm, hai bên tháp và trần dày 200 mm và 130 mm ở khu vực hông tháp pháo. Tháp pháo phụ 152 mm được đặt trong các bệ dày 150 mm ở trên boong tàu và 100 mm ở dưới boong tàu. Mặt trước tháp pháo 152 mm dày 280 mm và 70 mm ở hai mặt bên. Hệ thống pháo phòng không của tàu được bảo vệ bởi các tấm thép chống đạn có độ dày từ 12 mm tới 40 mm. Con tàu được lắp đặt một máy phóng thủy phi cơ, và được trang bị ba thủy phi cơ trinh sát IMAM Ro.43 hoặc tiêm kích Reggiane Re.2000.[7][8]