在新的英国伊丽莎白女王级战列舰上安装381毫米火炮的决定，可以看作是海军炮兵发展螺旋的一个全新阶段。事实上，上一次装备如此大口径火炮的是1881年加入英国海军的“无畏”号装备的406毫米火炮（改装自381毫米）。此后，英国战列舰通常装备343毫米、254毫米和305毫米火炮，而经过一番探索，最终确定了305毫米主炮作为标准。随着“无畏”号的服役，这一历史几乎重演了。
“无畏”号和“贝勒罗丰”级的主炮是十门305毫米Mk.X火炮，其炮管长度为45倍径，此前曾在“纳尔逊勋爵”级战列舰上进行了测试。同样的火炮后来也装备在世界上第一艘无畏舰“无畏”号和“不可战胜”级轻型战列巡洋舰上。然而，随着新舰艇的服役和无畏舰的改进，需要开发和转向更强大的火炮。下一步是开发305毫米/50 Mk.XI火炮，其提供了更高的炮弹初速，专门为下一代无畏舰，从“圣文森特”级开始。
如奥·帕克斯所写：“…将大炮的炮管长度从45倍径增加到50倍径是由于战斗距离、装甲厚度和炮弹爆炸力的增加。”
新型火炮具有更高的威力和更高的炮弹速度（达到918米/秒），但据帕克斯称，高膛压导致“炮管摆动”，以此来降低了命中精度。此外，增强的装药并不总是完全燃尽，甚至在炮弹离开炮管后仍会继续燃烧。更重要的是，燃烧速度可能会因射击而变化，这种火炮的弹道特性不稳定。
解决方案是将主炮口径增加到343毫米。在这种情况下，343毫米炮弹（重567公斤）的速度下降速度不像较轻的305毫米炮弹（重386公斤）那样快。尽管343毫米Mk.V火炮的初速低于305毫米Mk.XI火炮，但其终极速度和长距离穿透力却更高。据估算，距离9140米（1万码）时，320毫米厚的装甲仍旧能被穿透。结果，343毫米火炮被证明非常成功，成为一战期间英国超无畏舰和战列巡洋舰的主要武器。
与此同时，有消息称美国和日本正在建造配备356毫米火炮的战列舰，而尽管德国的“凯撒”级战列舰按计划应装备305毫米火炮，但克虏伯已经提出了具有40、45和50倍径的356毫米火炮。这一消息引起了重视，决定从“伊丽莎白女王”级开始转向新的口径，并尽快研制新型381毫米火炮，这一决定也得以实施。
Mk.I 381毫米火炮是根据“重弹丸、较低速度”的原则开发的，很快就被认为是英国有史以来最好的大口径海军炮之一，无疑也是最持久的海军炮之一。这门火炮从1915年至1959年一直装备在皇家海军的舰艇上。该火炮的设计是基于相当成功的343毫米/45火炮（为“猎户座”级超无畏舰而设计）。该项目由海军军械部副上将阿奇博尔德·穆尔监督。
火炮的炮管采用了20世纪初英国火炮的传统“绳索”结构。炮管长度为16520毫米，炮膛长度为15715毫米（值得一提的是，对于“纽约”级的356毫米火炮，这一些数据分别为16002毫米和13530毫米）。带有活塞式闭座的炮管重量为101.6吨（而“纽约”号为64.6吨）。
最初有三种弹药：穿甲弹，半穿甲弹和炮弹，质量都是871公斤。前两种弹药装有软穿甲帽。1918年至1919年间，一种质量相同但装有硬穿甲帽的穿甲弹被采纳，其中含有20公斤的壳聚糖（2/3三硝基苯酚和1/3不太易爆的二硝基苯酚混合物）。炮弹的初速为732-785米/秒。
根据计算，重871公斤的ARS Mk.Ia穿甲弹在7980米（8629码）的距离上能够穿透406毫米的腰部装甲，而在21600米（23734码）的距离上则能穿透170毫米的装甲（见表1）。使用新型更重的879公斤炮弹明显提高了该火炮的穿甲能力。
Mark I火炮的最大射程为22400米（20°仰角）和29720米（30°仰角），但对于适应更大仰角的海岸炮，最大射程可达40370米。炮管的寿命为350发全装药射击。
两门381毫米火炮的炮塔结构与两门343毫米火炮的相同。在设计过程中，着重关注了炮塔的各个细节，因为后座力和旋转炮塔所需的力量增加了。这些火炮的仰角为20°，确保了射程为22420米，并能在任何位置上，包括垂直和水平平面上装填弹药。炮塔的旋转由液压系统提供，这简化了手动瞄准火炮的操作。在30年代中期，炮塔进行了升级。前部装甲板被更换为343毫米的装甲板，其中切割了更高的炮眼，提供了30°的仰角。炮塔底部也加强了（从51毫米增加到76毫米），然而这并不是为了改善防护，而是为了正确分配安装的重量，因为厚重的前部装甲板扰乱了平衡。
战列舰“沃斯佩特”（Worspite）的381毫米/42口径火炮炮塔结构图。
新的炮管可使用更长的升级弹药，重达879公斤，头部直径更大。此外，炮架、轴套和防后坐装置设计用于使用220.4公斤的强化装药（SC-300型科迪特）。理论上，这使得旧炮的初始速度可提高到805米/秒，但实际上出于谨慎和经济考虑（使用强化装药会加速炮管磨损），这一措施被放弃了。改进后的炮的“标准”初始速度为785米/秒。但即使在这个速度下，也能达到相当可观的性能：在远距离上，381毫米炮几乎与406毫米炮“纳尔逊”相当，而在使用强化装药时甚至稍微优于它。与主要装备了“乔治五世”级战列舰的356毫米炮相比，在所有距离上都能看到明显的优势。同时要注意的是，除了德国的外国15英寸炮（除外），其弹道更好。
然而，在海战中取得胜利并不仅仅取决于火炮口径和数量，在20世纪初，炮火指挥开始了一个新时代。战斗距离增加，从炮塔无法观测目标、跟踪目标航向、速度和移动方向的变化。如果敌人改变了其中任何一个参数，那么炮弹就会失误，因此观测岗位尽可能地升高到水面之上，这就是早期“无畏舰”上出现高高的三脚桅杆的原因——这是一种相当坚固的支撑结构，很难被敌人的炮弹击毁。
在那个时候，测距仪是一种相当不精确的仪器，特别是在远距离上。在战争期间，皇家海军最常用的测距仪的基线年已经存在着基线米的测距仪，这些测距仪是为外国客户制造的。在战争期间，供应给英国舰队的测距仪的基线月，海军才首次获得了基线米的测距仪。
当时，通过观察火花或烟雾来独立射击并观察结果，是公认的行为，尽管偶尔会尝试创建机械装置，以便帮助炮兵军官快速进行修正和计算。由于战列舰的精确射击能力对很多事情都至关重要，因此解决创建特殊装置的问题被视为重要的国家优先事项。
大约在1908年左右，出现了两种解决实际问题的火控系统，并且两者都成为了讨论的焦点。亚瑟·H·波兰先生在地中海某次巡航时找到了解决方案。炮兵军官F.K.德雷尔也在解决这一个问题上进行了努力，并发明了所谓的“德雷尔桌”。这是一个很复杂的装置，一定得安装在专门的水下区域内，后来被称为“中央炮火指挥所”。为了计算射击数据，“德雷尔桌”考虑了以下因素：与敌人的距离、本舰的航向和速度。基于这一些数据，计算了敌舰的速度和航向。然后计算了炮弹与目标相遇的位置和时间。大约在同一时间，另一种装置也出现了，由水雷官员杜默雷斯中尉发明——“指示器”，它是一种特殊的时钟，可用于将信息从中央炮火指挥所传递到火炮。
我们认为，英国舰队的舰船上配备这样的设备的重要性最好能够最终靠敌人的回忆来突显——如二等舰长G.哈兹（战列巡洋舰“德尔富林格”的高级炮火指挥官）的回忆：
“…敌人（战列巡洋舰‘玛丽皇后’）的全弹齐发以惊人的速度连续不断地打击着我们。很明显，‘玛丽皇后’号的高级炮火指挥官使用着著名的‘firing director’（火控指挥官）Percy Scott的系统。这可以从所有火炮准确地同时开火以及炮弹的着地也是准确地同时发生这一点看出……遗憾的是，我们在朱特兰海战之后才采用了这种方法……”。这是德国专家对英国人的射击评价，而谈论的正是所谓的Percy Scott的“marking off device”（标记装置），这一装置使得射击速度和精度都得到了提高。
对于“沃斯佩特”号（伊丽莎白女王级）的主炮，设计的具体方案包括一个位于指挥桥上方的装甲塔内的中央火控指挥所。中央火控指挥所位于一个旋转的装甲部件上，使用了集中式的火炮射击控制管理系统。但其他几个国家的舰船上的主炮情况又如何呢？当我们考虑从一个口径过渡到另一个口径的过程时，对于英国的战列舰来说这似乎是相当合理的，然而其他世界大国则选择了不同的道路。
德国人从建造280毫米口径的无畏舰开始，然后转而使用标准的305毫米口径炮，稍有延迟之后才通过建造四艘自己的超级无畏舰来回应，其中首舰是“巴登”。有趣的是，与英国人一样，德国人也没有现成的381毫米口径炮，能够适用于新型战列舰。但如果英国人没有等待炮的准备就开始建造并建造了新舰船，那么更“周密”的德国人首先设计、制造和测试了新炮，然后才开始建造他们的超级无畏舰。
最终，德国超级无畏舰的主炮由八门380毫米口径的38厘米/45倍径SK L/45炮组成，炮管长度为45倍径，射程达37.3公里。它们被安装在四座1913年式的双联炮塔中，这些炮塔成对安装在舰艏和舰艉处。德国海军部武器部门设计的新型381毫米炮系统S/13（即“1913年式”）延续了德国海军之前重型口径的传统，即“轻质弹药和提高初速度”的原则。该炮由内膛管、三排固定圆柱和外壳组成，并采用了水平棱柱形的楔形闭锁。炮管和闭锁的总重量为76.2吨，相对重量为炮管长度的1.69倍。由于优质的炮钢和传统领先的固定技术，这种新型德国重型炮有很轻盈的结构（炮管口径处的壁厚仅约为9厘米）。
如果将德国的炮与英国的381毫米/43倍径Mk.I炮，即其英国的对应物作比较，那么相对重量为每个炮管长度的2.34吨的英国炮几乎比新德国炮重40%。由于使用了相对较轻的炮弹（750公斤，而英国炮弹为871公斤），并给予它较高的初速度（800米/秒，与Mk.I的732米/秒相比，膛压为3,150千克/平方厘米），新的德国型号在稍微更大的炮管能量下（24,465吨米对比23,787吨米，差距为2.8%）具有更加好的命中精度，而更先进的炮弹设计使得德国火炮系统的优势更加显而易见。
还有一些数字引人注目，这些数字由S. Vinogradov在《纳粹德国超级无畏舰“巴伦”和“巴登”》一书中提供，描述了德国15英寸炮和其英国对应物的技术参数。这两种火炮都有浅浅的膛线毫米，但膛线毫米。这一差异是由于采用的膛线数目不同所致—英国样本为76根，而德国样本为100根。炮身间隔宽度差异较小—分别为4.44毫米和6.20毫米。最后，这两种火炮的膛线倍径的恒定膛线。所有这些数字都可以被视为两个海军对手的设计思想的相似性的有趣证据。
每门德国的381毫米/45倍径火炮的战斗装备包括60发穿甲弹和30发破甲弹，穿甲弹的装药重量为23.5公斤，破甲弹为67.1公斤（分别相当于3%和9%的爆炸率）。英国的穿甲弹装药重27.4公斤，而半穿甲弹则高达101.6公斤，因此在爆炸效果上优于德国的炮弹。
“巴伦”号成为德国海军首批部分采用部分由液压系统驱动的舰炮的舰船。德国的液压系统与传统的英国液压系统不同之处在于，将电能转换为液压能的机制位于炮塔内部而不是外部。这个系统的一个明显缺点是整体复杂性，以及炮塔内部的噪音和振动水平显著。完整的装弹周期为26秒。
与英国和德国的舰队不同，它们在正在进行的“无畏舰竞赛”中是主要竞争对手，后者建造了4至5艘无畏舰系列，美国海军并没有长时间沉迷于配备305毫米火炮的无畏舰。美国的1911年舰队计划中，“纽约”（-34）和“德克萨斯”（-35）号战列舰获得了十门356毫米火炮，分布在五个炮塔中。与英国人一样，美国人也不得不做出艰难的选择，因为新船上安装的356毫米火炮尚未装备，它们的研发和测试与舰船的建造同时进行。
根据美国的线性作战理论，战列舰火炮的主要弹药被视为重型穿甲弹 - 这里能够正常的看到与英国方法的类比。事实上，在美国人打算在远处展开线性战斗的巨大距离上（在太平洋热带地区典型的良好视野条件下），只有这样的炮弹才能在预期的命中率不是很高的情况下对敌人造成决定性损害。世界上大多数其他几个国家的船舶建造计划也没有超越配备356毫米主炮的战列舰和线性巡洋舰。将“纽约”号战列舰的356毫米火炮与“伊丽莎白女王”级和“巴伦”号战列舰的381毫米火炮进行比较并不完全准确。
