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從1909年到1911年，搭載5座雙聯裝14英寸炮的“紐約”級戰列艦和搭載三聯裝炮塔的“內華達”級戰列艦陸續出現在美國海軍的造艦計劃中，英國海軍則在建造搭載5座雙聯寸炮的“英王喬治五世”級和“鐵公爵”級戰列艦。各國的戰列艦都出現了大型化、航速增加、主炮強化的趨勢。在這種環境下，日本方面利用“金剛”級戰列巡洋艦的圖紙，將其“戰列艦化”，建造了前所未有的搭載12門主炮的4艘“扶桑”級戰列艦。在建造“扶桑”級戰列艦的時候，日本海軍曾向英國維克斯公司徵詢意見，在維克斯公司提供的方案中，便有三聯裝主炮的設計方案。如果這一方案能夠得到實現，“扶桑”級戰列艦將在日本海軍中首度搭載三聯裝主炮。採用三聯裝主炮的優點是可以強化防禦，但是射彈散佈界過大，命中率不高，因此被日本海軍部否決。經過日本海軍艦政本部的反覆討論，最後決定採用14英寸主炮、6座雙聯裝炮塔、沿艦體中心線配置的方式。然而艦政本部沒有考慮到的是，隨著炮塔數目的增加，需要加以防禦的裝甲帶也要隨之延長，而且擠在中部的三號和四號炮塔及其彈藥庫佔用了一部分鍋爐和主機的空間，導致“扶桑”級戰列艦的航速過低，需要防護的部位過長。象“金剛”級戰列巡洋艦的主裝甲帶只佔水線長的33，而“扶桑”級戰列艦竟然佔到了60，而且“扶桑”級還比“金剛”級要短9。2米，由於主炮塔配置得過於密集，“扶桑”級戰列艦在齊射的時候，炮**風會覆蓋全艦，造成極為不利的影響。

儘管後來艦政本部對“扶桑”級戰列艦又做出了一定的改進，但盲目追求炮塔數目的“扶桑”級戰列艦和後來的“伊勢”級戰列艦仍然屬於不成功的設計。而艦政本部之所以明知其缺陷而仍追求主炮塔的數目，是與其主要假想敵美國的造艦進度有關的。因為從第一級搭載14英寸主炮的“紐約”級戰列艦起，美國海軍以平均每年兩艘的速度建造新艦：“內華達”級2艘（1911年計劃），“賓夕法尼亞”級2艘（1912…1913年計劃），“新墨西哥”級3艘（1914年計劃），“田納西”級2艘（1915年計劃）。日本造船工業根本不具備如此強大的造艦能力，因此日本海軍才想以“質的凌駕”來彌補“量的不足”。然而只憑借多搭載主炮的方式來與美國海軍抗衡畢竟不是長久之計，因而在大正三年（1914年），日本海軍又開始探討將戰艦主炮再度升級的計劃。

當時日本海軍考慮採用的新主炮口徑有15英寸和16英寸兩種選擇，而15英寸是英國海軍戰列艦最新的主炮口徑。考慮到主炮研發和造艦週期的因素，等日本製出同等規模火炮時也許就已經落伍了，因此艦政本部最後決定一步到位，將主炮全面升級為16英寸。當時日本已經有了自制12英寸和14英寸主炮的經驗，因此對製造出16英寸主炮也是信心十足。艦政本部造船中將山本開藏擔任“八八艦隊”第一型艦“長門”級戰列艦的主設計師，而被稱為“日本設計之神樣”的平賀讓也參加了“長門”級的設計工作，“長門”級的主炮由吳海軍工廠試製，由於1914年（大正三年）該炮定型，因此被命名為“三年式45口徑16英寸炮”。；

由於“伊勢”級和“扶桑”級仍是基於英國戰艦的藍圖加以更改的，因此完全由日本自行設計的“長門”級就被視為“第一級純日本血統的戰艦”。由於當時日本並不知道美國海軍已經建造了搭載16英寸主炮的“馬里蘭”級戰列艦和正在為中國海軍建造的“共和”級戰列艦，因此“長門”級的主要設計目的是在火力上和航速上凌駕於英國的“伊麗莎白女王”級戰列艦之上。

1916年春天，“長門”的設計工作完成，此時美國公佈了其雄心勃勃的海軍造艦規劃，計劃建造16艘全部搭載16英寸主炮的主力艦，總噸