威爾士親王號作為伊麗莎白女王級航母的二號艦，技術特點基本完全相同，包括首次使用的分離式“雙艦島”設計，“滑跳式甲板”結合“電磁彈射器”的新概念，主力F-35B艦載機使用彈射方式升空，可大幅增加該機的機身載重。航母的圓滑形狀艦艏及前艦島上方的整流罩均有助於降低風阻，而且外觀線條大幅簡化，堪稱是未來航母隱身考慮的先驅。但由於英國皇家海軍預算不足，航母並未採用昂貴的核反應堆，而是較便宜的柴油機及發電機組，因此造價將比美國尼米茲級便宜許多。
威爾士親王號兩個大型的島形上層建築位於右舷，煙囪與島形上層建築結合安裝。雙艦島將分擔島式上層建築的功能，靠近艦艏的前部艦島裝有柱式桅杆，主要安裝有航海、導航、遠端探測和警戒、編隊通訊裝置以及遠端雷達旋轉天線，將擔負航母航行駕駛等指揮控制任務；後部艦島上主要安裝有航空指揮、艦機通訊、電子對抗等裝置，最明顯的是相控陣雷達和可傾斜放倒的封閉式主桅杆，主要擔負艦載機飛行控制和航空管制任務。同美國航母一樣，艦長和司令部職權及戰位分置。每座艦島內部都設有武器升降機，艦島和右舷邊之間有一過道，可以轉運武器彈藥，互不干涉影響，這種設計可以有效降低單一艦島受創後導致喪失全部作戰能力的風險，兩座艦島間還有多餘空間設定一部大型升降機。
威爾士親王號作戰飛機停放區域位於左舷飛行甲板處，雙艦島佈局減小了島式上層建築的體積和佔用飛行甲板的面積，減少了飛行甲板上空的氣旋，提高了下層甲板空間佈置的靈活性，而且後艦島上的飛行控制中心位於調控飛機著陸的最佳位置。威爾士親王號的雙艦島設計可以讓燃氣輪機的佈置更加合理，由於航母配置了2臺燃氣輪機，每臺燃氣輪機都需要有較大體積的進排氣管道。設定2個艦島，每個艦島下面可以佈置1臺，對應的管道可以分別佈置在各自對應的艦島內部，佔用的飛行甲板下面的空間也較少。另外燃氣輪機的進氣和排氣系統相對比較複雜，如果缺少最佳化設計，像無敵級航母那樣高大的煙囪會導致航母上層建築體型龐大，飛行甲板也非常狹窄。
從另一個角度來說，航母艦島上需要配置多種雷達、通訊系統及電子戰系統天線，這些如果都安裝在一個面積不大的艦島頂部，會存在電磁相容問題，雙艦島則會避免出現這種問題，不至於讓多種電子裝置相互干擾。這種設計還可以有效降低單一艦島受創後導致航母喪失全部作戰能力的風險。此外，雙艦島設計時還考慮了降低雷達訊號特徵的隱身效能要求，其外觀總的來說是下面水平截面小，上面截面大，明顯呈現出傾斜度，艦島上半截還部分呈現出金字塔狀。這有利於進一步降低飛行甲板的佔用面積，並讓後艦島內排出的煙氣向艦體一側湧出。
威爾士親王號的飛行甲板總面積約16000平方米，塗有防滑抗熱塗裝，艦首設有一個仰角12度的滑躍甲板，起飛區長約162米，寬18米，跑道末端設有一個導流板，防止飛機起飛時，傷及甲板工作人員，整個飛行甲板規劃有六個直升機起降點；如果將整個飛行甲板的260m縱深都作為起飛助跑距離，則能讓固定翼飛機在滿載情況下起飛。滑躍甲板為英國航空母艦一貫的設計，只佔據飛行甲板前端的一半，另一半用於停放飛機。作為英國第二代滑躍起飛、垂直降落型航母的伊麗莎白女王級，沿襲了許多無敵級航空母艦的設計理念，再加上使用美國製造的具有極佳短距起飛能力的F-35B戰鬥機，使該級航母的起降效率和作戰能力十分突出。
威爾士親王號的飛行甲板配置兩座舷側升降機，均位於右舷，一座設在兩艦島之間，另一座位於艦尾右側。設定舷側升降機可以不佔用起飛區和著艦區，有利於提高航母執行效率。兩座升降機的載重能力為70噸級，一次可以運送2架F-35B戰鬥機，能在60秒內將飛機從機庫運送至飛行甲板。另外舷側升降機內側開口大，外側開口小，有利於減少航母上浪，與傳統舷側升降機相比，還有利於增加艦體強度或者降低設計難度。雖然進出機庫不如美國或法國航母方便，但考慮到載機不多、作戰強度不是很大的情況下，此種設計完全可以接受。威爾士親王號從底艙至上層建築共劃分為14層甲板，其中主艦體內有9層，自艏向艉由18道水密隔艙分割成19個水密艙段。艦體中上部靠上位置是下甲板機庫，長約163米，寬約26米，層高約7.1米，面積約4200平方米，設有20個飛機修護區，能容納24架F-35B和10架EH-101“灰背隼”直升機，或者26架海鷂系列戰鬥機，或是45架“海王”等級的中型直升機。
伊麗莎白女王級被要求能在15分鐘內讓24架航空器起飛，24分鐘內回收24架航空器。為了提高艦載機的出動架次率，航母甲板作業將採用“一站式補給、武器裝填”概念，在甲板上設定幾個類似汽車維修的“地溝”，飛機可以在一處同時完成燃料補給、掛載彈藥等作業，這樣有利於節省甲板空間和作業時間，而無敵級航母都是分別在基礎完成這些作業的。
威爾士親王號航空母艦使用燃氣輪機，採用IFEP綜合電力推進系統，雖然與傳統的蒸汽輪機、機械傳動相比，這種動力系統在功率方面還有差距，但在系統佔艦內體積比例、動力系統重量、動力分配靈活性等方面有很大優勢，此外綜合電力推進系統更容易實現自動化，操作靈活，同時也為將來使用電磁彈射系統提供了可能。艦體上兩個輪機艙分開佈置，每個艦島下設定一個，相距較遠，這樣可縮短煙道，而且有利於提高航母的生存能力。
威爾士親王號主機採用了兩臺單機功率36兆瓦的MT30燃氣輪機，未來該燃氣輪機的功率有望提高到40兆瓦，MT30燃氣輪機還採用了模組化結構，更換時可連同外殼一起取出，換上備用發動機即可；維修時不需拆卸整機，且各模組的設計均已預設了安裝時的平衡校準，拆卸、換裝模組後無須重新校正，因此扣除冷機時間外，平均修理時間僅為4小時，大幅度節約了工時。威爾士親王號巡航動力採用了兩臺單機功率11兆瓦的16V38B柴油機組，發電機組為兩臺單機功率9兆瓦的12V38B柴油發電機組，主動力最大輸出功率在108兆瓦以上，其中80兆瓦用於驅動四臺感應電動機。威爾士親王號的最大航速約為27節，雖然最高航速低於航母一般應具備的30節左右航速的標準，但是能夠滿足裝備彈射器的常規航母起降飛機的要求，對於短距滑躍起飛而言也不是問題。
威爾士親王號的推進裝置為雙軸雙5葉大側斜螺旋槳，每軸由兩個電動機驅動，兩電動機可單獨分割操作，需要高功率輸出時則串聯使用。航母雖然依舊採用傳統的軸系來驅動艦體，但其軸系較短，不再像常規艦隻那樣依賴長軸系連線整套動力系統，取消了傳統的主機艙、巡航柴油機艙和齒輪箱艙，推進電機、軸系和舵系都集中在艇艉三個相對不大的縱向水密艙段內。由於動力系統的創新，使設計人員更合理地安排各種艙室和機電裝置等，合理的燃料艙佈置使該艦的燃油裝載量滿足10000海里/18節的續航力要求。
威爾士親王號航空母艦的電子系統與武器裝備礙於預算拮据而相當精簡。其艦身沒有直接用於防禦的裝甲，在重要部位可能有加厚鋼板和凱夫拉複合材料，以防彈片造成的損傷。單艦點防禦自衛武器包括三座美製MK-15 Block 1B密集陣近程防禦武器系統，以及四座DS30B型30毫米艦炮。此外，還將配備小型垂直導彈發射系統，可發射4-8枚“紫菀”系列防空導彈或改進型“海麻雀”導彈。[15]艦上還將佈置箔條、誘餌以及電子干擾裝備等軟殺傷裝備。
威爾士親王號最多能容納36至40架F-35戰鬥機，機庫最多可容納兩個中隊共25架F-35B型。艦載機有多種編制，在平時狀態下，艦上編制一箇中隊9至12架F-35戰鬥機、4架加裝MASC的預警直升機與6架1“灰背隼”EH-101直升機,，並另外配置1至2架通用直升機執行垂直補給或海面搜救任務；在危機時期或北約重要演習中，伊麗莎白女王級將採用“打擊編制”，搭載兩個中隊共30架F-35戰鬥機、4架MASC預警直升機和6架EH-101直升機。在實際作戰時，伊麗莎白女王級將把對敵國陸地打擊能力提升到最大，搭在兩個中隊共36架F-35B戰鬥機以及4架MASC預警機，不搭載EH-101直升機；在兩棲突擊模式下，艦上全部裝載直升機，可選擇混合編組（18架EH-101直升機、6架CH-47運輸直升機、6架AH-64武裝直升機、4架監視海洋用的UAV無人機或“守望者”無人偵察機） 或25架CH-47支奴幹運輸直升機，必要時甚至可讓美國V-22“魚鷹”傾轉翼飛機起降。
威爾士親王號預警機還沒有確定，美國的E-2C“鷹眼”改進型由於沒有彈射器和攔阻索，暫時無法使用；“灰背隼”直升機預警型的高空效能和飛行速度不能滿足作戰需求；V-22“魚鷹”傾轉翼飛機的派生型還處於研製階段。因此英國沒有可滿足要求的早期預警機，此外，英國海軍沒有艦載空中加油機和電子戰飛機，這種情況下，F-35B的作戰效能將大打折扣。伊麗莎白女王級艦載機的設計運用能力是每日平均最多起降約150架次。計算標準是每次攻擊的週期2小時，由12架戰機編成的攻擊部隊，每天出動12波次。在搭載36架F-35B的情況下，伊麗莎白女王級在作戰首日必須出動108架次的戰鬥機，接近美國九萬噸航母的平均每日出擊架次；接下來的10天維持每天平均72架次，再下來的20天仍可維持每日36架次；總計在開戰的前五天內，伊麗莎白女王級最多能出動396架次，而無敵級則只能出動50至60架次。
威爾士親王號航空母艦主雷達使用997型“工匠”中程三座標多功能雷達，該雷達還包含有45型驅逐艦上安裝的“桑普森”多功能雷達的電子子系統，其設計可靠性更強，並降低了維護需求；將採用泰雷茲集團生產的S1850M遠端電子掃描搜尋雷達作為主要對空雷達，還將安裝SMART-L多用途雷達，超電子系列2500型電光學系統（EOS）和聲光導航訊號系統。對於航母而言最重要的戰鬥力要素還是艦載機，而不是艦上搭載的其他武器或電子系統，因此電子武裝系統只要能滿足航空母艦作戰的基本要求即可。為了最大幅度地降低人力需求，航母儘可能提高自動化程度，使用更多機械設施來減少彈藥搬運/掛載作業所需的人力。同時也在艦上人員的日常管理方面採用了許多方法，例如機械化的倉儲設施、將廚房減少為一個、同時為軍官與士兵供餐、以可重複使用的杯子盛裝飲料而不供應易開罐以減少垃圾。
威爾士親王號航空母艦繼承了伊麗莎白女王級的“滑躍起飛、垂直降落”，雖然可用的固定翼飛機受到限制，且無法搭載固定翼預警機。但F-35B戰鬥機的隱身效能、先進電子系統、強大的武器搭載能力以及航母預留的加裝彈射器和攔阻裝置的設計則基本解決了這個問題。受經濟問題困擾，英國計劃在威爾士親王號上先裝備直升機，而暫不配備固定翼飛機，這樣就使其變成了一艘超大號的兩棲攻擊艦。這樣的配置可以在短期提升英國的遠洋投送能力，又能鍛鍊艦員，為將來變身“航空母艦”打下基礎。
威爾士親王號作為伊麗莎白女王級航母的二號艦，技術特點基本完全相同，包括首次使用的分離式“雙艦島”設計，“滑跳式甲板”結合“電磁彈射器”的新概念，主力F-35B艦載機使用彈射方式升空，可大幅增加該機的機身載重。航母的圓滑形狀艦艏及前艦島上方的整流罩均有助於降低風阻，而且外觀線條大幅簡化，堪稱是未來航母隱身考慮的先驅。但由於英國皇家海軍預算不足，航母並未採用昂貴的核反應堆，而是較便宜的柴油機及發電機組，因此造價將比美國尼米茲級便宜許多。
威爾士親王號兩個大型的島形上層建築位於右舷，煙囪與島形上層建築結合安裝。雙艦島將分擔島式上層建築的功能，靠近艦艏的前部艦島裝有柱式桅杆，主要安裝有航海、導航、遠端探測和警戒、編隊通訊裝置以及遠端雷達旋轉天線，將擔負航母航行駕駛等指揮控制任務；後部艦島上主要安裝有航空指揮、艦機通訊、電子對抗等裝置，最明顯的是相控陣雷達和可傾斜放倒的封閉式主桅杆，主要擔負艦載機飛行控制和航空管制任務。同美國航母一樣，艦長和司令部職權及戰位分置。每座艦島內部都設有武器升降機，艦島和右舷邊之間有一過道，可以轉運武器彈藥，互不干涉影響，這種設計可以有效降低單一艦島受創後導致喪失全部作戰能力的風險，兩座艦島間還有多餘空間設定一部大型升降機。
威爾士親王號作戰飛機停放區域位於左舷飛行甲板處，雙艦島佈局減小了島式上層建築的體積和佔用飛行甲板的面積，減少了飛行甲板上空的氣旋，提高了下層甲板空間佈置的靈活性，而且後艦島上的飛行控制中心位於調控飛機著陸的最佳位置。威爾士親王號的雙艦島設計可以讓燃氣輪機的佈置更加合理，由於航母配置了2臺燃氣輪機，每臺燃氣輪機都需要有較大體積的進排氣管道。設定2個艦島，每個艦島下面可以佈置1臺，對應的管道可以分別佈置在各自對應的艦島內部，佔用的飛行甲板下面的空間也較少。另外燃氣輪機的進氣和排氣系統相對比較複雜，如果缺少最佳化設計，像無敵級航母那樣高大的煙囪會導致航母上層建築體型龐大，飛行甲板也非常狹窄。
從另一個角度來說，航母艦島上需要配置多種雷達、通訊系統及電子戰系統天線，這些如果都安裝在一個面積不大的艦島頂部，會存在電磁相容問題，雙艦島則會避免出現這種問題，不至於讓多種電子裝置相互干擾。這種設計還可以有效降低單一艦島受創後導致航母喪失全部作戰能力的風險。此外，雙艦島設計時還考慮了降低雷達訊號特徵的隱身效能要求，其外觀總的來說是下面水平截面小，上面截面大，明顯呈現出傾斜度，艦島上半截還部分呈現出金字塔狀。這有利於進一步降低飛行甲板的佔用面積，並讓後艦島內排出的煙氣向艦體一側湧出。
威爾士親王號的飛行甲板總面積約16000平方米，塗有防滑抗熱塗裝，艦首設有一個仰角12度的滑躍甲板，起飛區長約162米，寬18米，跑道末端設有一個導流板，防止飛機起飛時，傷及甲板工作人員，整個飛行甲板規劃有六個直升機起降點；如果將整個飛行甲板的260m縱深都作為起飛助跑距離，則能讓固定翼飛機在滿載情況下起飛。滑躍甲板為英國航空母艦一貫的設計，只佔據飛行甲板前端的一半，另一半用於停放飛機。作為英國第二代滑躍起飛、垂直降落型航母的伊麗莎白女王級，沿襲了許多無敵級航空母艦的設計理念，再加上使用美國製造的具有極佳短距起飛能力的F-35B戰鬥機，使該級航母的起降效率和作戰能力十分突出。
威爾士親王號的飛行甲板配置兩座舷側升降機，均位於右舷，一座設在兩艦島之間，另一座位於艦尾右側。設定舷側升降機可以不佔用起飛區和著艦區，有利於提高航母執行效率。兩座升降機的載重能力為70噸級，一次可以運送2架F-35B戰鬥機，能在60秒內將飛機從機庫運送至飛行甲板。另外舷側升降機內側開口大，外側開口小，有利於減少航母上浪，與傳統舷側升降機相比，還有利於增加艦體強度或者降低設計難度。雖然進出機庫不如美國或法國航母方便，但考慮到載機不多、作戰強度不是很大的情況下，此種設計完全可以接受。威爾士親王號從底艙至上層建築共劃分為14層甲板，其中主艦體內有9層，自艏向艉由18道水密隔艙分割成19個水密艙段。艦體中上部靠上位置是下甲板機庫，長約163米，寬約26米，層高約7.1米，面積約4200平方米，設有20個飛機修護區，能容納24架F-35B和10架EH-101“灰背隼”直升機，或者26架海鷂系列戰鬥機，或是45架“海王”等級的中型直升機。
伊麗莎白女王級被要求能在15分鐘內讓24架航空器起飛，24分鐘內回收24架航空器。為了提高艦載機的出動架次率，航母甲板作業將採用“一站式補給、武器裝填”概念，在甲板上設定幾個類似汽車維修的“地溝”，飛機可以在一處同時完成燃料補給、掛載彈藥等作業，這樣有利於節省甲板空間和作業時間，而無敵級航母都是分別在基礎完成這些作業的。
威爾士親王號航空母艦使用燃氣輪機，採用IFEP綜合電力推進系統，雖然與傳統的蒸汽輪機、機械傳動相比，這種動力系統在功率方面還有差距，但在系統佔艦內體積比例、動力系統重量、動力分配靈活性等方面有很大優勢，此外綜合電力推進系統更容易實現自動化，操作靈活，同時也為將來使用電磁彈射系統提供了可能。艦體上兩個輪機艙分開佈置，每個艦島下設定一個，相距較遠，這樣可縮短煙道，而且有利於提高航母的生存能力。
威爾士親王號主機採用了兩臺單機功率36兆瓦的MT30燃氣輪機，未來該燃氣輪機的功率有望提高到40兆瓦，MT30燃氣輪機還採用了模組化結構，更換時可連同外殼一起取出，換上備用發動機即可；維修時不需拆卸整機，且各模組的設計均已預設了安裝時的平衡校準，拆卸、換裝模組後無須重新校正，因此扣除冷機時間外，平均修理時間僅為4小時，大幅度節約了工時。威爾士親王號巡航動力採用了兩臺單機功率11兆瓦的16V38B柴油機組，發電機組為兩臺單機功率9兆瓦的12V38B柴油發電機組，主動力最大輸出功率在108兆瓦以上，其中80兆瓦用於驅動四臺感應電動機。威爾士親王號的最大航速約為27節，雖然最高航速低於航母一般應具備的30節左右航速的標準，但是能夠滿足裝備彈射器的常規航母起降飛機的要求，對於短距滑躍起飛而言也不是問題。
威爾士親王號的推進裝置為雙軸雙5葉大側斜螺旋槳，每軸由兩個電動機驅動，兩電動機可單獨分割操作，需要高功率輸出時則串聯使用。航母雖然依舊採用傳統的軸系來驅動艦體，但其軸系較短，不再像常規艦隻那樣依賴長軸系連線整套動力系統，取消了傳統的主機艙、巡航柴油機艙和齒輪箱艙，推進電機、軸系和舵系都集中在艇艉三個相對不大的縱向水密艙段內。由於動力系統的創新，使設計人員更合理地安排各種艙室和機電裝置等，合理的燃料艙佈置使該艦的燃油裝載量滿足10000海里/18節的續航力要求。
威爾士親王號航空母艦的電子系統與武器裝備礙於預算拮据而相當精簡。其艦身沒有直接用於防禦的裝甲，在重要部位可能有加厚鋼板和凱夫拉複合材料，以防彈片造成的損傷。單艦點防禦自衛武器包括三座美製MK-15 Block 1B密集陣近程防禦武器系統，以及四座DS30B型30毫米艦炮。此外，還將配備小型垂直導彈發射系統，可發射4-8枚“紫菀”系列防空導彈或改進型“海麻雀”導彈。[15]艦上還將佈置箔條、誘餌以及電子干擾裝備等軟殺傷裝備。
威爾士親王號最多能容納36至40架F-35戰鬥機，機庫最多可容納兩個中隊共25架F-35B型。艦載機有多種編制，在平時狀態下，艦上編制一箇中隊9至12架F-35戰鬥機、4架加裝MASC的預警直升機與6架1“灰背隼”EH-101直升機,，並另外配置1至2架通用直升機執行垂直補給或海面搜救任務；在危機時期或北約重要演習中，伊麗莎白女王級將採用“打擊編制”，搭載兩個中隊共30架F-35戰鬥機、4架MASC預警直升機和6架EH-101直升機。在實際作戰時，伊麗莎白女王級將把對敵國陸地打擊能力提升到最大，搭在兩個中隊共36架F-35B戰鬥機以及4架MASC預警機，不搭載EH-101直升機；在兩棲突擊模式下，艦上全部裝載直升機，可選擇混合編組（18架EH-101直升機、6架CH-47運輸直升機、6架AH-64武裝直升機、4架監視海洋用的UAV無人機或“守望者”無人偵察機） 或25架CH-47支奴幹運輸直升機，必要時甚至可讓美國V-22“魚鷹”傾轉翼飛機起降。
威爾士親王號預警機還沒有確定，美國的E-2C“鷹眼”改進型由於沒有彈射器和攔阻索，暫時無法使用；“灰背隼”直升機預警型的高空效能和飛行速度不能滿足作戰需求；V-22“魚鷹”傾轉翼飛機的派生型還處於研製階段。因此英國沒有可滿足要求的早期預警機，此外，英國海軍沒有艦載空中加油機和電子戰飛機，這種情況下，F-35B的作戰效能將大打折扣。伊麗莎白女王級艦載機的設計運用能力是每日平均最多起降約150架次。計算標準是每次攻擊的週期2小時，由12架戰機編成的攻擊部隊，每天出動12波次。在搭載36架F-35B的情況下，伊麗莎白女王級在作戰首日必須出動108架次的戰鬥機，接近美國九萬噸航母的平均每日出擊架次；接下來的10天維持每天平均72架次，再下來的20天仍可維持每日36架次；總計在開戰的前五天內，伊麗莎白女王級最多能出動396架次，而無敵級則只能出動50至60架次。
威爾士親王號航空母艦主雷達使用997型“工匠”中程三座標多功能雷達，該雷達還包含有45型驅逐艦上安裝的“桑普森”多功能雷達的電子子系統，其設計可靠性更強，並降低了維護需求；將採用泰雷茲集團生產的S1850M遠端電子掃描搜尋雷達作為主要對空雷達，還將安裝SMART-L多用途雷達，超電子系列2500型電光學系統（EOS）和聲光導航訊號系統。對於航母而言最重要的戰鬥力要素還是艦載機，而不是艦上搭載的其他武器或電子系統，因此電子武裝系統只要能滿足航空母艦作戰的基本要求即可。為了最大幅度地降低人力需求，航母儘可能提高自動化程度，使用更多機械設施來減少彈藥搬運/掛載作業所需的人力。同時也在艦上人員的日常管理方面採用了許多方法，例如機械化的倉儲設施、將廚房減少為一個、同時為軍官與士兵供餐、以可重複使用的杯子盛裝飲料而不供應易開罐以減少垃圾。
威爾士親王號航空母艦繼承了伊麗莎白女王級的“滑躍起飛、垂直降落”，雖然可用的固定翼飛機受到限制，且無法搭載固定翼預警機。但F-35B戰鬥機的隱身效能、先進電子系統、強大的武器搭載能力以及航母預留的加裝彈射器和攔阻裝置的設計則基本解決了這個問題。受經濟問題困擾，英國計劃在威爾士親王號上先裝備直升機，而暫不配備固定翼飛機，這樣就使其變成了一艘超大號的兩棲攻擊艦。這樣的配置可以在短期提升英國的遠洋投送能力，又能鍛鍊艦員，為將來變身“航空母艦”打下基礎。