海軍三三艦隊補充法案獲得通過後，海軍部立即大張旗鼓的展開新一輪造艦計劃。
造艦具體細則由海軍艦政總署總監魏翰負責制定，由呂文經、蔡灝元、何嘉蘭、呂調鏞、林國禧等各大造船廠的總監們負責執行。
自王辰浩成為海軍大臣那天起，他便趁機將中國沿海各省的主要造船廠一一兼併。等到王辰浩成為內閣總理大臣時，上海船舶重工已經控制了包括大連造船廠、直沽造船廠、武昌造船廠、上海船舶重工、寧德造船廠、馬尾造船廠和黃埔造船廠等十幾家清政府官辦造船廠和船械局，形成龐大的船舶壟斷，國內軍民使用的全部船隻皆由這些造船廠承建。起初是虧損的，因為造船廠的鋼材需要從外國高價進口。但隨著直隸鋼鐵公司完成大規模優質鋼鐵生產項目後，廉價的鋼鐵供應給各大造船廠後，其造船成本大幅度下降，終於扭虧為盈。加上引進了英國的先進造船技術，國內終於也可以自造各種用途、噸位的船隻了，本土優勢的發揮使原本被外國船廠擠占的中國船舶市場也慢慢的奪了回來。
而作為專門建造軍用戰艦的上海船舶重工，擁有來自英國造船業的最頂尖的技術支持。船廠的船塢可以建造當前世界上任何噸位的戰艦，當然一部分設備目前國內的仿製能力還無法仿造出英國的水平，但憑借中國人民的智慧，相信很快就會做到，甚至超越。
艦政總署在接到海軍部的最新造艦命令後，立即著手相關項目。
艦政部的設計師們從來都沒有閒著，他們在專研世界各國的最新式戰艦設計的同時，也在利用登雲、獵人兩級大型戰艦的建造經驗來自行設計和摸索建造妲己號戰艦。如今妲己號戰艦已經完成了一期工程萬噸級的船體下水，統一口徑的四座雙聯裝主炮正在緊張的安裝調試當中，一切進展的非常順利，用不了多久就會進行相關海試測試一系列足以引領海軍方向的新概念和新技術。有了這些經驗後，上海船舶重工已經完全有能力為中國海軍自行設計和建造大型戰列艦了。
按照設計一級、建造一級、服役一級的戰艦裝備發展計劃，早在獵人級和妲己級開工建造的時候，艦政部的設計師們便開始著手在登雲級戰列艦的基礎上設計第一款國產戰列艦的圖紙了。當妲己號試驗艦設計完成並開工建造後第一款有國人自行設計的大型戰列艦也完成了最後藍圖。
三三艦隊補充法案要求建造三艘戰列艦、三艘重型裝甲巡洋艦和三艘輕型裝甲巡洋艦，以及三支驅獵艦隊。其中三艘戰列艦在上海船舶重工進行建造，三艘大型裝甲巡洋艦在直沽造船廠和大連造船廠建造，三艘輕型裝甲巡洋艦分別在馬尾造船廠和黃埔造船廠建造而三支驅獵艦隊共計十八艘驅獵艦則因為船塢不夠用而選擇在民營造船廠建造船體，然後錯開時間分別開回上海船舶重工安裝武器系統。
上海船舶重工負責建造的三艘新式戰列艦被定級為建威級，分別為建威號、宣威號和執威號三艦。
建威級戰列艦從設計那天起就基於最先進的登雲級戰列艦相關參數指標進行設計，由於是中國自建的第一款戰列艦，設計師們還比較保守基本上大部分沿用了登雲級的現成設計思想只是在部分環節上針對日本敷島級戰列艦和俄國博羅季諾級戰列艦進行改進設計，同時也借鑒了英國正在建造當中的老人星級、可畏級兩款新式戰列艦的先進設計思想。
可以說，好面子的中國設計師們，為了追求強國海軍之夢，在充沛的海軍造艦徑費為後盾的情況下從一開始設計建威級戰列艦就忍不住將其定位在世界一流水平之上的行列當中，以至於建威級戰列艦的建造成本不斷增加。
最終建威級戰列艦設計為艏樓船型設計標準排水量為16500噸。
由於上海船舶重工引進了德國最先進的改良型往複式蒸汽機技術，又採用二十台燃煤鍋爐和兩台燃油鍋爐組成的混合鍋爐系統，因此大大的提升了鍋爐燃燒的效率。蒸汽機在強通風測試時，其發出的高壓蒸汽驅動三台往複式蒸汽機，使其主機的最大功率輸出能達到19500馬力，因此理論上可以驅動17000噸級的艦隻以最高航速19節運行。
由於中國取得了太平洋上的數千個大小島嶼，因此中國海軍的巡航範圍也因此擴大至中南太平洋地區，而遠在加勒比海的波多黎各島同樣需要定期巡航以便宣誓主權和領海，因此建威級戰列艦比登雲級戰列艦多了一個遠洋巡航的任務。
出於國家威嚴的需要，建威級戰列艦設計能裝載煤炭1800噸和200噸油料，因此以10節航速航行時航程可遠達9500海里，不用加煤就可以完成對最遠殖民地波多黎各周邊海域的巡航任務。如此巨大的航程，也是在王辰浩的授意下實施的，光從這一點，就可以看出王辰浩對於遠海的勃勃雄心。
由於日本新造四艘敷島級戰列艦的二級主炮增加到了14門，比中國海軍現役的登雲級戰列艦多了2門，三級速射炮也多了數門，為了對抗敷島級的火炮數量優勢，建威級戰列艦設計安裝了16門40倍伸152毫米速射炮，全部為雙聯裝炮塔全防護設計。
這樣一來，就建威級戰列艦其船體的設計來看，原先的登雲級戰列艦的船體需要進行加長。而在船體寬度上，按照6.5：1：1的戰艦黃金長寬比例，其艦體寬度也略有增加，作為對長度的增加做相應的補償。
建威級戰艦的主炮依然使用英國造mk1897型40倍伸305毫米雙聯裝主炮系統，40倍伸的305主炮一直是英國海軍主力艦的制式裝備，技術成熟，使用穩定牢靠。
雖然北洋兵器重工也在研製40倍伸的305毫米艦炮系統，但是在主炮炮管製造技術上還不過關，該口徑和倍伸無法做到工業量產，因此只能繼續向英國進口。當然，北洋兵器重工在280毫米40倍伸艦炮的研製上已經獲得了長足的進步，用不了多久就會實現305毫米口徑艦炮的工業量產。
英國海軍的這種制式主炮，在威力比老式的1892型大幅度提高。由於中國海軍艦炮製式彈藥已經完成了通用化改造，不再使用英國海軍的棉火藥，而是使用北洋兵器重工開發成功的威力巨大的黑索金火藥。
這樣一來，中英兩國海軍使用同樣型號的艦炮，在炮彈出膛速度、
射程、殺傷力等方面上卻有了極大不同。英國海軍發射的305毫米炮彈的初速僅680米，秒，而中國海軍發射的12英吋炮彈卻能達到900米，秒的速度。如此高的炮彈初速也使炮彈的射程大大增加，以建威級的主炮用20度的最大仰角發射時，最大射程可以達到18000米，相比之下英國海軍卻只有14000米的射程，可見其性能上的飛躍。
當然，裝填黑索金高爆火藥也不是沒有負面影響。例如使用相同型號的305毫米艦炮，英國海軍可以發射200發炮彈後才更換炮管，而中國海軍因為使用了黑索金炸藥，炮管壽命大減，發射180發炮彈後就得更換炮管。無形中，中國海軍的後勤維護保養費用增加了。
不過，不能夠因為拍黑就不上廁所了。為了解決這個問題，北洋兵器重工的火藥和化學專家們正在努力改良黑索金炸藥，在發射藥內添加一些保護炮管的制劑，以提高炮管壽命。相關研究正在進行，相信用不了多久就會解決這個問題。
對於海軍來說，艦炮使用的炮彈當中，超過152毫米的火炮炮彈將採用彈頭、發射藥分裝方式，因為超過152毫米的炮彈如果採取彈頭彈體一體化的話，一發炮彈實在太重太長，不利於搬運和儲存。因此海軍主力艦的大口徑主炮依然採用彈頭、彈體分裝方式，不可能向重機槍那樣射擊方便。
為了能加快主炮炮彈的供彈速度，中國的工程師們在建威級主力艦的主炮炮塔內首次安裝了新式的電動揚彈機，效率比原先的揚彈機高了很多，因此主炮的射擊速度也比以往的戰艦更為快速。
主炮還得引進英國人的，但是副炮卻實現了國產化，採用99式40
倍伸152毫米雙聯裝速射炮，炮塔化的設計使其射界比日本海軍敷島級的廓式安裝的副炮更為優良，打擊面更廣、防護更強，能夠在惡劣的海況下開火。
同時，電機驅動的副炮塔對於近距離高速目標的反應能力有了明顯的提高，雖然副炮的主要作戰對象並不是敵人的高速雷擊艦，但有了它無疑等於增加了雙保險。
由於中國海軍大量裝備了高速雷擊驅獵艦，對於高速雷擊驅獵艦對大型主力艦的威脅，中國海軍方面不得不重點關注，因此如何抵禦敵人以魚雷作為主要攻擊手段的高速驅獵艦和魚雷艇，這成為未來海戰中面臨的越來越緊迫任務。
對付高速驅逐艦和魚雷艇，三級、四級火炮是主力。
由於日本海軍敷島級主力艦三級火炮裝備了20門口徑為76毫米的速射炮，比中國海軍登雲級的三級火炮多了4門。為此，中國的工程師們在建威級戰艦上安裝了20門88毫米速射炮，雙方數量一致，但口徑卻比對方大了12毫米，火力差距不言而喻。
至於四級速射炮方面，建威級保留了登雲級的火力配置不變，依然壓制日本海軍敷島級的四級火力。
建威級戰列艦在速度和火力上都超過了曰本海軍的敷島級戰列艦，為了控制排水量，裝甲方面就不能再增加了。好在原來登雲級戰列艦人裝甲防護就高於日本敷島級戰列艦，因此建威級只需要保持登雲的裝甲防護設計即可。
儘管這樣，建威級的裝甲重量依然超過了登雲級一千多噸，主要是因為建威級增加了二級、三級火炮的數量，加長、加寬了艦體，這些都導致裝甲覆蓋面積的增加，最終導致裝甲總重量增大。
為了降低不必要的裝甲防護，按照重點防護的思想，建威級戰列艦的裝甲設計上沿用了妲己號的設計思想，主裝甲帶延伸至艏艉主炮炮塔，同時向上包裹了炮塔座圈、司令塔、炮塔下彈藥庫，以及供彈井、鍋爐艙、電機房等要害部位。主炮、副炮的炮塔完全裝甲化，而位於水線和船艏炮室內的88毫米速射炮，也擁有至少能抵禦炮彈破片的適度防護。
當前世界各國主力裝甲技術為克虜伯裝甲和哈維鋼，而中國海軍主力艦從建威級開始，在裝甲鋼材上面首次使用國產特種鋼。
國產特種鋼又名中華鋼，是王辰浩根據他那個時代的航母專用特種鋼的思想特別指示直隸鋼鐵公司研發的。當然，儘管直隸鋼鐵公司擁有世界頂級的鋼鐵技術團隊，但是一時三刻還是無法開發出後世的航母專用特種鋼的。不過，對於這個時代的技術團隊們來說，他們不是研發不出來特種鋼，而是他們缺乏指導思想，缺乏「偶然發現的契機」和「靈感」。在王辰浩的提醒和引導下，直隸鋼鐵公司的技術團隊開始向鋼材當中加入王辰浩所說的絡、鎩、鎢、鐵等金屬，將原本比較單純的鋼材改變成合金鋼，進而一步步的開發出軍用特種鋼來。
經過一番努力，直隸鋼鐵公司的技術團隊開發出了十幾款特種鋼，其中幾種鋼材經過嚴格的強度和硬度測試後，結果顯示這幾款中華鋼超過了當前的克虜伯鋼材和哈維鋼，成本也低於二擊。於是王辰浩將其命名為中華鋼，並為了刺激技術團隊繼續努力，王辰浩要求海軍艦政總署將中華鋼首先在建威級戰列艦上使用。
這樣一來，建威級戰列艦採用中華鋼後，原本需要331毫米後的克虜伯鋼材作為裝甲防護，如今只需要安裝純毫米厚的中華鋼即可達到同樣的防護強度。如此一來，建威級戰艦的裝甲重量得以降低不少。
中國海軍是經過多次海戰的，對於戰艦在海戰中的表現，中國海軍經驗豐富。在戰艦水線下的防護設計上，建威級覆蓋有4英吋（101毫米）厚度的水下防護裝甲層。不僅是有裝甲保護，還在戰艦的兩舷的水下，安裝上了防護隔艙。
這些在受到魚雷或者水雷襲擊時，能破裂進水以減低爆炸對於船體傷害的隔艙，使軍艦在遭到水下破壞時的生存能力大大提高。
最後，在通訊指揮上面，建威級戰列艦從一開始設計時就為安裝無線電系統和電話系統預留了獨立艙室和管線，艙室擁有裝甲防護，管線佈置在裝甲內側，並經過科學規劃，設計多處備用回路，以便在線路遭到破壞時得以保障通訊持續暢通。
建威級的無線電系統遠比北洋科技授權給日本和俄國的無線電系統先進的多，同樣也比授權給美國和英國的無線電系統強。俄國和日本海軍的無線電系統還停留在可以橫跨英吉利海峽的距離上面，屬於馬可尼二代無線電系統。英美兩國作為中國的准軍事同盟，其海軍授權使用的無線電系統叫日俄強，是馬可尼三代無線電系統，可以橫跨大西洋。但中國海軍自己使用的無線電系統卻是在馬可尼四代基礎上由特斯拉改良的特斯拉二代無線電系統，已經可以橫跨整個太平洋了，而且信號強度也大幅度提升。
在火控系統方面，建威級戰列艦採取最新的火徑系統，使得火炮命中率大大提高。這得益於北洋科技光學實驗室所研發的最新光學觀測系統。
19世紀中期以前，戰艦炮多是前裝彈滑膛炮，射速慢、射程近，作戰距離很近，一般保持在五個跳板長度的距離內，靠火炮數量多取勝，實在不行就來接舷戰。
隨著大口徑的戰列艦出現，305毫米主炮的射程已經達到14000米以上，主炮打擊成為制勝關鍵。各種光學儀器是火控系統的關鍵。交戰中沒有人能夠拿著皮尺丈量艦體之間的實際距離，槍炮長只能通過光學儀器來讀算距離，指定火炮角度。同時觀測彈著點，確定下次齊射位置。早期的計算尺只需要確定適合的仰角和提前量就可以了。
甲午戰後，海上交戰距離已經超2500米，簡單瞄準器不能適應這種遠距離需要，作為直接指揮火炮射擊的槍炮長急需一種能夠快速測定目標距離、航向和航速的新辦法。！。