Корпус выполнялся по продольной схеме, но с большим количеством мощных продольных связей, проходивших почти по всей длине корабля. Их наличие было весьма важным, поскольку «броненосцы» имели довольно большую шпацию — 1,5 м. Киль простирался от 6-го до 173-го шпангоута, а по бокам от него шло по 5 стрингеров разной длины. Если ближайший к килю стрингер размещался между теми же шпангоутами: 6-м и 173-м, то 2-й шел только от 27-го шпангоута, 3-й — от 71-го шпангоута до 116-го. Внизу он переходил в конструкцию бокового киля, который представлял собой полую балку высотой 1,2 м из 8-мм стали. Сверху стрингер продолжался в виде внутренней броневой продольной переборки, образуя мощную коробчатую структуру, обеспечивавшую основу жесткости нижней части корпуса. Между «Броненосцы» имели умеренное соотношение длины к ширине (около 8,8). Полнота по мидельшпангоуту составляла 0,89, а коэффициент полноты ватерлинии — 0,68 (при стандартном водоизмещении).
Основу прочности части корпуса между внутренним дном и броневой палубой составляли 2 продольные переборки, внешняя и внутренняя. Первая толщиной 10 мм продолжалась от 42-го по 137-й шпангоут и и мела наклон нижней кромкой в глубь корпуса в 13,5°. Вторая выполнялась из никелевой броневой стали и шла параллельно внешней. На головном корабле серии ее толщина составляла 45 мм, а на «Шеере» и «Шпее» — 40 мм, но при улучшении качества материала. Трудности, возникавшие при сварке крупповских плит, из которых монтировалась броневая переборка «Дойчланда», заставили разработать новый тип гомогенной броневой стали, (Krupp neue Art) крупповская нового типа, более известной как броня «Вотан». Помимо того, что этот материал гораздо легче подвергался сварке, удалось достичь заметного улучшения сопротивляемости, хотя и не столь значительного, как следует из германских источников. Производилось две разновидности новой брони — Wh и Ww (Wotan hart и Wotan weich — «твердая» и "эластичная"), превосходившие, по немецким данным, стандартную крупповскую броню на 20–30 %. Послевоенные исследования союзников показали, что широко разрекламированный германский чудо-материал отнюдь не настолько хорош и при плитах средней толщины уступает последним образцам британской крупповской брони и примерно соответствует параметрам американских плит аналогичного назначения. Однако в любом случае улучшение по сравнению с ранними вариантами брони Круппа оказалось заметным.
Некоторым недостатком в расположении броневой переборки на двух первых кораблях серии являлось то, что она доходила только до уровня внутреннего дна, создавая определенную слабость в точке соединения со стрингером. На «Шпее» переборку продлили до внешней обшивки днища, обеспечив тем самым еще большую жесткость конструкции и повысив уровень подводной защиты при взрывах со стороны борта. Пространство между обеими нижними продольными переборками разделялось на значительное количество отсеков (от 14 до 19 с каждого борта, в зависимости от уровня платформы). В районе башен главного калибра, между шпангоутами 42 и 51 в корме и 136 и 145 в носу, имелись дополнительные продольные переборки, находившиеся на расстоянии 4,1 м от борта и служившие опорой для массивных конструкций башен. Они изготавливались из двойных листов стали с применением клепки.
Интересной особенностью проекта "карманных линкоров" являлись верхние продольные броневые переборки. Они простирались от 50-го до 136-го шпангоута на всей высоте от броневой до верхней палубы на расстоянии 3,7 м от диаметральной плоскости, имели солидную толщину 40 мм и изготавливались из броневой стали (никелевой на «Дойчланде» и КNA на остальных единицах). Помимо защитных функций, о которых еще будет сказано, пара переборок в совокупности с броневой палубой образовывала мощную коробчатую балку из броневой стали, имевшую практически квадратное сечение, наиболее выгодное с точки зрения прочности. Нижняя часть переборок соединялась сваркой, но в верхней части связи с относительно тонкой верхней палубой выполнялись клепаными с использованием дополнительных Т-образных угольников. Проходившая по большей части длины корпуса подобная балка обеспечивала нужную требуемую жесткость его верхней части, сводя к минимуму возможность «разъезжания» листов палубной обшивки, столь характерную для облегченных судов постройки 30-х годов, сделавшую, в частности, полностью непригодными для использования в штормовых условиях германские легкие крейсера.
Столь же тщательно, как к вопросам прочности корпуса, конструкторы подошли к разделению на водонепроницаемые отсеки — традиционно продуманный элемент германских военных судов. Пространство между внутренним дном и броневой палубой делили по длине 15 главных поперечных переборок, причем с 37-го по 150-й шпангоут они пересекали всю ширину корабля, от одной внешней продольной переборки до другой, а в оконечностях доходили до наружной обшивки. Общее число поперечных водонепроницаемых переборок достигало 28, но некоторые из них имели лишь местное значение, ограничивая отсеки только на одной из платформ. Толщина их составляла от 15 до 5 мм, в зависимости от важности отсеков и свободной площади переборки.
Внешняя обшивка корпуса также выглядела весьма внушительно, если учитывать непременное требование к максимальной экономии веса. Ее толщина в основном равнялась 14 мм, хотя в наиболее важных поясьях достигала 20 мм. Как уже указывалось, при креплении листов применялась совокупность сварки и клепки. Основной конструкционный материал "Адмирала Шпее" — судостроительная сталь SТ-52, из нее выполнялось и большинство элементов набора. Верхняя палуба толщиной 10 мм обшивалась 55-мм тиковыми досками.
Надстройки «броненосцев» изготавливались в основном из стали (марки SТ-45). Доля легких сплавов, главным образом алюминия, составляла на «Шпее» менее 1 %. Они применялись только для разделительных переборок кают и декоративной обшивки. Настилы мостиков покрывались 50-мм брусками орегонской сосны.
Что касается общей компоновки помещений корпуса, то она сохранилась практически неизменной на всех единицах серии, за исключением разве что расположения дизель-моторов и соединительных муфт.
Более заметными были различия в надстройках. На головном корабле серии фок-мачта выполнялась в виде традиционной для немецкого флота полой трубы, внутри которой проходили кабели связи, ведущие к находящемуся на топе мостику и дальномерному посту. С боков и спереди к трубе лепились еще несколько мостиков и рубок. Остальные надстройки были сведены к минимуму. Такая схема, уходившая корнями к линейным кораблям и крейсерам первой мировой войны, оказалась неудачной для современного судна, тем более моторного. Сильная вибрация на больших ходах делала почти бесполезным пост управления огнем на топе. В небольшие надстройки не вписывались все необходимые для работы и обитания помещения. Поэтому на двух последующих «адмиралах» трубчатая мачта уступила место внушительной и в то же время изящной башенноподобной надстройке. Перед последней появилась значительная по объему обычная надстройка. Многие специалисты немецкого флота винили именно эту высокую и легко узнаваемую «башню» в быстром опознании "Адмирала графа Шпее" в ходе крейсерства и бою при Ла-Плате. Кроме того, вибрацию приборов не удалось полностью устранить и в этой конструкции. Из соображений сохранения единства внешнего вида всех германских кораблей и устранения лишнего "верхнего веса" на «Шеере» при модернизации в 1941 году установили такую же трубчатую мачту, как на «Дойчланде», но с другим расположением мостиков.
Мореходность «броненосцев» оказалась вполне достаточной для действий в океане, однако почти прямой форштевень и практически плоская палуба в носу приводили к сильному заливанию носовой оконечности при движении против волны в свежую погоду. В какой-то степени положение удалось улучшить в ходе той же модернизации "Адмирала Шеера", когда форштевень приобрел характерную «крейсерскую» форму, а борт в носу получил заметный уклон вверх. «Дойчланд» аналогичной модификации не прошел и до конца карьеры оставался с исходной формой корпуса.
