Ein Grundgedanke bei der Planung der Sachsen-Klasse bestand darin, die Schiffe komplett aus einheimischen Materialien zu fertigen. Bei den ersten beiden Schiffen, Sachsen und Bayern, konnte dieser Vorsatz nur bedingt eingehalten werden. Lieferprobleme im Inland führten dazu, dass Panzerplatten von Camel & Co aus Sheffield verwendet werden mussten. Erst für Baden und Württemberg standen diese dann von der Dillinger Hütte zur Verfügung.

Die Panzerplatten waren in Sandwichbauweise ausgeführt, das heißt, sie bestanden aus mehreren Lagen. Dabei war jede Panzerplatte, die aus Gusseisen gewalzt worden waren, jeweils durch eine 20 cm dicke Holzschicht verstärkt, was eine zusätzliche Elastizität erreichen sollte, um dem Beschuss durch Granaten wirksamer begegnen zu können.

Die Abbildung verdeutlicht das Prinzip der Panzerung.

Während ihres Umbaus am Ende des 19. Jahrhunderts wurde bei den Schiffen der Sachsen-Klasse die ursprüngliche Panzerung durch einen modernen Stahlpanzer ersetzt. 

Wie bereits erwähnt, wurden die Schiffe der Sachsen-Klasse im Hinblick auf ihre Panzerung als Zitadellschiffe bezeichnet. Dabei bezog man sich darauf, das die Schiffe nicht vollständig gepanzert waren, sondern sich die Hauptpanzerung in Rechteckform im zentralen Bereich der Schiffe befand und somit Maschinenräume, Munitionskammern und die Hauptgeschützbatterie umschloss.

Außerhalb der Zitadelle wurde der Rumpf vorn und achtern durch gewölbte Panzerdecks geschützt, die sich ungefähr 1,40 m unterhalb der der Wasserlinie befanden. Die Panzerdecks hatten eine Stärke von 75 mm.

Zugleich waren die Bereiche oberhalb der Panzerdecks in eine Vielzahl von Zellen aufgeteilt(30 Zellen vor der Zitadelle und 36 Zellen dahinter), wobei alle Zellen an der Außenhaut und direkt unterhalb der Panzerdecks mit Kork gefüllt waren. Im Falle eines Wassereinbruchs sollte dieser das Wasser aufsaugen. Auf diese Weise waren die Panzerkorvetten der Sachsen-Klasse fast unsinkbar und die Tradition der Sinksicherheit im deutschen Marineschiffbau wurde mit diesen Schiffen begründet.