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主体设计及动力
勇士级铁甲舰包括首舰勇士号（HMSWarrior）和二号舰黑太子号（HMSBlackPrince），全长128m，排水量9284吨（勇士号，黑太子号排水量9398吨），吃水8.2m深。其船体采用锻铁建造，横向分为92个水密隔舱，其船底还有两条舭龙骨用于减低较长舰体带来的不稳定性，这也是皇家海军第一次运用该技术。但过长的舰体依旧使得勇士级的转向十分不灵便。
勇士级采用了当时十分流行的风帆和蒸汽混合动力，受当时蒸汽机锅炉效率和燃煤储藏的影响，蒸汽动力更多时候是作为战时的辅助动力来源，其远洋航行的主要动力来源依然是采用风帆。
勇士级在舰内装备有一台两缸单胀式蒸汽引擎，由10台锅炉提供提供蒸汽，驱动一具直径7.5m的螺旋桨运转，其输出功率达到5267马力，是当时动力最为强劲的战舰。在公试中，勇士号依靠蒸汽动力达到了14.3节的最高航速，黑太子号也达到了13.8节，其储存的燃煤足够其在11节下航行大约2100海里。
勇士级可被吊起的螺旋桨。勇士级拥有最大的可悬吊螺旋桨，这一操作需要600名船员才能完成。
勇士级同时也装备了足够的风帆动力，其三根桅杆除底部外同样采用锻铁建造，装备有全套帆装索具。在使用风帆动力时，勇士级蒸汽机的烟道可以收缩，螺旋桨也可以被吊离海面以减小阻力，此时依靠风帆勇士级可以达到蒸汽动力大体相当的13节航速，黑太子号则仅有11节，在同时使用两种动力时，勇士号曾达到了17.5节的高航速。
勇士号上的两缸单胀式蒸汽引擎
武备
勇士级的武备布置依旧沿用了旧时代风帆护卫舰的模式，原先设计搭载40门68磅前装滑膛炮，除两门搭载于上层甲板艏艉以提供艏艉火力外，其余38门均搭载于火炮甲板舷侧，通过舷侧舱壁的炮门向外射击，因此与勇士级同类的布置形式后来也被称为舷侧炮门铁甲舰（broadsideironclad）。后在建造过程中，更改为26门68磅炮，10门110磅后装线膛炮，另有4门40磅后装线膛炮作为礼炮。
勇士级装备的68磅炮是当时英国海军最强大的前装滑膛炮，炮身由铸铁铸造，炮身自重约4.8吨，口径8.1吋（约206mm），使用68磅实心弹时有效射程大约2900m（仰角12°）。同时该炮还能发射爆破弹、榴霰弹、霰弹等多种弹药。其中，勇士级的68磅炮还能发射一种被称作马丁熔铁弹的燃烧弹，这种炮弹平时为带有一个圆孔的空心圆球弹，在战前通过圆孔向内浇入熔化的铁水，在几分钟后凝固的表面就会封住圆孔。这种炮弹会在发射后接触目标时爆裂，在1859年的测试中表现出对传统木制帆船的巨大破坏力，且其造成的火焰很难通过当时传统的灭火方式扑灭。勇士号在舰内搭载了一个被称为安德森熔炉的装置，采用焦炭作为燃料，可以在一小时内熔化约320kg的生铁用以填充这类弹药，但这类装置同样容易在舰内造成火灾而没有得到更广的使用。
勇士号上的复刻版68磅炮
勇士级的110磅和40磅后膛炮均由阿姆斯特朗兵工厂生产，是最早在皇家海军投入使用的后膛火炮，采用螺栓形式炮闩，通过一根插入的气密导管点燃发射药。这两款后膛炮均被寄予厚望，皇家海军原本打算以110磅炮取代所有68磅滑膛炮，其口径为7吋（178mm），有效射程理论上可以达到3700m。然而，在1861年的实弹测试中发现，其穿甲效能还要略弱于68磅炮，而由于早期后装药机构可靠性很差。在1863年，尤利娅勒斯号（HMSEuryalus1853）护卫舰搭载的110磅炮在炮击鹿儿岛时发生炸膛事故，几乎杀死了该炮的所有炮组。皇家海军不得不在之后降低该型火炮发射时的装药量，更进一步削减了该炮的威力。但其40磅炮的表现则较为良好，操作简单且射击精度也较高。