Wie schon die Kaiserliche Marine, die bei ihren letzten Entwürfen das Kaliber 38 cm wählte, entschied man sich auch bei der Kriegsmarine für dieses Kaliber bei den schweren Geschützen der Großkampfschiffe. Die Marine Kaiser Wilhelms II. hatte dieses Kaliber erstmals in den 1913 begonnenen und 1916 fertiggestellten Linienschiffen Bayern und Baden verwendet. Zum Zeitpunkt der Skagerrakschlacht waren sie jedoch noch nicht einsatzbereit, so dass sich diese beiden Schiffe nie im Kampf mit den britischen Einheiten messen konnten. Zwei weitere Schiffe der Bayern-Klasse, die Sachsen und die Württemberg, befanden sich im Bau, wurden aber nicht mehr fertiggestellt und weitere drei geplante Schlachtkreuzer mit dem 38 cm Kaliber wurden schon gar nicht mehr auf Kiel gelegt. Gegenüber der damals von Krupp entwickelten und gebauten 38 cm SK C/13 (SK steht für Schnellladekanone, C für K(C)onstruktionsjahr) wies die neue ebenfalls von Krupp gebaute 38 cm SK C/34 einige Verbesserungen auf. Sie hatte beispielsweise ein längeres Rohr und somit auch eine größere Schussweite, zudem war die Kadenz erhöht worden und insgesamt war die Konstruktion moderner und beruhte auf den neuesten technischen Errungenschaften. Wie schon bei der Bayern-Klasse waren auch bei der Bismarck-Klasse die Geschütze in vier Zwillingstürmen angeordnet, zwei im Vorschiff und zwei im Achterschiff. Die Namengebung der Türme erfolgte dem Signalalphabet der Kriegsmarine entsprechend: Der vorderste hieß "Anton", der darauffolgende "Bruno" und die beiden Türme im Achterschiff hörten auf die Namen "Cäsar" und "Dora".
Alle vier Türme waren stark gepanzert und ihre Unterbauten reichten tief in den Schiffsrumpf hinein. Unter ihnen, in die Zitadelle einbezogen, befanden sich die Munitions- und Pulverkammern, die aus Sicherheitsgründen räumlich voneinander getrennt waren. Die Granaten und Kartuschen gelangten mit Hilfe von mechanischen Aufzügen nach oben in den Turm. Sämtliche Transportwege waren so aufgebaut, dass im Falle eines Brandes sich das Feuer nicht stichflammenartig nach unten ausbreiten konnte. Das Einführen der Vor- und Hauptkartuschen, die sich in Metallhülsen mit einem Durchmesser von 420 mm befanden, erfolgte genauso wie bei den Geschossen durch einen hydraulischen Ansetzer. Der Turmschwenkantrieb war ein elektrisches System, während das Heben und Senken der Rohre mit einem hydraulischen Antrieb erfolgte. Die Rohre bestanden aus einem losen, austauschbaren Seelenrohr und einem eingepassten Führungsrohr. Die Rohrstrecke von 16,175 m wurde innerhalb von 35,7 Millisekunden zurückgelegt, während das Geschoss beschleunigte. Mit einer Mündungsgeschwindigkeit von 820 m/s verließ die Granate schließlich das Rohr; die Rohrrücklauflänge betrug 1.050 mm. Die Geschütze des Vorschiffes hatten einen Bestreichungswinkel von 290°, und die Geschütze achtern einen Winkel von 270°. Bei einer Rohrerhöhung von 30° betrug die Reichweite der 800 kg Geschosse 35.550 m. Vom Laden, über das Abfeuern, bis hin zum Auswerfen der leeren Kartuschenhülse vergingen 18 Sekunden, was einer theoretischen Kadenz von ca. 3,3 Schuss pro Rohr in einer Minute gleichkommt. Für den Fall, dass die Feuerleitstände beschädigt würden, verfügten die Türme "Bruno", "Cäsar" und "Dora" über ein 10,5 m Langbasis-Entfernungsmessgerät als Ausfallreserve.