依阿華級的整體防護水平與之前的南達科他級相當。依阿華級的舷側裝甲帶厚度為307毫米，其內側還有一層厚度為22毫米的鋼板，舷側裝甲帶向內側傾斜19°。其整體防護能力相目當於439毫米厚的垂直鋼裝甲，可以在20千米距離上抵禦美國MK6式45倍口徑406毫米主炮的1225千克穿甲彈的攻擊，在19千米距離上可抵禦德國52倍口徑381毫米主炮的800千克穿甲彈的攻擊，在27千米的距離上可抵禦日本的45倍口1徑460毫米主炮的1460千克穿甲彈的攻擊。

受“珍珠港”事件的影響，依阿華級在建造過程中特別增強了水平防禦能力，將水平甲板的總厚度增加到222毫米。其中船體第一甲板厚38毫米，第二甲板的上甲板厚121毫米，另有32毫米的增強背板，下甲板厚16毫米第三甲板厚13-16毫米。

在水下防禦方面，依阿華級的防護結構與南達科他級相似，共四層防禦區。在第三層防禦區內側裝有由舷側裝甲帶延伸而成的水下裝甲帶，其上部厚度為307毫米，下部厚度為4毫米。在水下裝甲帶後部是一層縱向防水隔壁。四層防禦區之間的空隙構成三道流體防禦層，其中兩層填充物為重油，可以有效地吸收魚雷爆炸時的能量。為了增強船底的防護能力，依阿華級採用了三重船底結構。

雖然與大和級相比，依阿華級在裝甲重量上存在著一定差距，但是在某些防護效能上，依阿華級甚至擁有優勢。

衣阿華級的裝甲是南達科他級的改進型，整體防護思路是一樣的，但在一些方面比如外板厚度有所改進。

衣阿華級採用了內建裝甲，307mm19度傾斜主裝外加37mm背板，在20000米處等效厚度約等於439mm炮座裝甲且動力艙外有16mm的防崩落裝甲。水平裝甲為外側147mm內側121mm加37mm炸彈甲板，可以看成6-7英寸單層水平裝甲。主炮正面432mm加63mm背板等效厚度為464mm。而且衣阿華級也跟大和一樣有逐漸削薄且延伸到艦底的水中彈防護裝甲。不過衣阿華級的水中彈裝甲厚度遠不及大和和長門(不過長門只有彈藥庫水中彈裝甲很好)，大深度下相對於歐洲戰列艦的40mm防雷裝甲並沒有優勢，面對在tds內爆炸的水中彈效果可能並不會特別好。

除了核心倉裝甲，衣阿華級還有整體裝甲保護軸系和舵機，軸系防護堪稱良心(這裡我想吐槽一下大和，七萬噸的滿排連個軸系裝甲都沒有，只有舵機裝甲，完全對不起排水量)。不過衣阿華相比在首尾水線處有水平裝甲保護儲備浮力的前衛級還是有所不足，可以在首尾非核心倉里加一些水平裝甲增強對非核心倉的防護。

tds方面，衣阿華和大和型一樣防雷能力達不到設計指標。由於大厚度水中彈裝甲在爆炸時沒法吸能反而會將能量傳遞到裝甲接縫導致接縫斷裂，衣阿華級的防雷能力達不到350kgTNT的設計指標，實際防雷效果比較一般。

總的來說，衣阿華級的防護是偏向於炮彈的防護，對魚雷防護效果並不是特別好。對炮彈的防護方面，衣阿華級的總體防護弱於大和，而對於維內託和黎塞留來說，衣阿華級的水平防護優於兩者但垂直裝甲稍弱。衣阿華級的防護可以說是二戰新艦排名第二。

1922年，美英日法意五國在華盛頓簽署了《五國關於限制海軍軍備條約》，這個條約限制了五國海軍擴軍，使各國紛紛取消了自己的下一代主力艦計劃，並且其中已經完成的部分也要拆除。在這之中美國海軍取消了列剋星敦戰巡的建造計劃，拆除並取消了南華可他級戰列艦的建造計劃。1938年美軍正式提出新式快速戰列艦的設計，衣阿華級就這樣走上了歷史舞臺。

衣阿華級最初設計是44500噸，紐約海軍造船廠為衣阿華優化了動力系統，同時增加了舷寬以增加防護效能。此時的衣阿華已是一艘長887英尺，寬108英尺，滿載水線長860英尺的龐然大物。動力系統則是八座巴布科克威爾克斯鍋爐和通用電氣公司渦輪機組成，標準狀態下四軸輸出達到212000馬力。船體設計上，側舷A主裝甲帶厚度提升到了12.2英寸並傾斜19度，這是一個將承重極限提升到最大的角度範圍，同時在裝甲帶背部設有25磅STS背板，最上甲板和水線船殼為1.5英寸，主裝甲甲板放置在50磅STS板上，才智為CLASSB，厚度為4.7英寸，兩側為5.8英寸，同時設有25磅防破片背板。

傳動軸側面防護為13.5英寸厚裝甲，底部為6英寸裝甲加30磅背板。大體上看，裝甲的佈置和南達科他級很類似，防護水平也比較接近，這樣就導致了在1942年美軍海軍測試中，衣阿華級在自身的防護效能顯得捉襟見肘，保證現有的噸位以及高航速的要求，增強防護顯然是不現實的。

針對防護，美軍其實還有一套方案。將主裝甲帶傾斜19°，可以增加1.5英寸厚的防護能力，後來這個資料又在改進方案裡推進到了16.4英寸，但這個方案的排水量同樣提升到了51000噸，航速只能到28節左右，與當初快速的理念背道而馳，也就不了了之了。