凡例
本文會出現以下稱呼
A110＝長門原案（1915年末決定，在日德蘭海戰後經過一定修改，設計者推測為山本開藏）
A112＝長門改正案（1916年的日德蘭海戰後決定的修改方案，設計者為平賀讓）
A114＝長門最終設計（經歷艦橋修改之後的最終設計）
第七號戰列艦＝長門的暫定艦名
第八號戰列艦＝陸奧的暫定艦名
一、八四艦隊完成案
1915年9月10日，加藤友三郎海相與大隈重信首相提議成立新的八四艦隊計劃:從大正5年(1916)到大正12年(1923)之間完成7艘戰列艦和兩艘戰列巡洋艦，並完成巡洋艦及以下輔助艦艇的整備計劃。
按照計劃，從1916年到1918年，每年建造1艘戰列艦；中間間隔一年，1920年第10號戰列艦再開工；在第10號戰列艦完工的1923年開始，扶桑、山城、伊勢三艦逐漸達到第一期艦齡，因此從1921年開始，需要逐步建造三艘代艦。戰列巡洋艦方面，4艘金剛型兵力充足。但是，1921～1922年間，金剛與比叡兩艦達到瞭第一期艦齡，因此有必要建造兩艘代艦。按照計劃，1918年和1920年各建造一艘代艦。
第7號戰列艦(後來的長門)即為1916年度建造計劃的一艘戰列艦，八八艦隊的先頭艦。
二、早期設計
長門級的初期計劃從何時開始，由誰負責，具體有多少方案，均不得而知。不過大概可以知道最初的設計發展自伊勢級，依然采用的是14吋炮。為瞭強化炮力，主炮采用的是新式的50倍14吋/35.6cm炮。在設計初期，有以下的設計方案：
*出自丸2021年1月號別冊p123
差不多在這個時期，平賀讓也進行瞭相應的炮塔制造預算估計。
50倍炮塔制造預算估計文件
除瞭新造炮塔外，當時還考慮過改造現有的雙聯裝45倍炮塔。這個預算估計文件上記錄的是雙聯裝炮塔，從制造6座炮塔來看，有可能說明當時還考慮過類似伊勢的6座雙聯裝炮塔？不管怎麼說，這個時候的長門相比前型更有望成為日本最早的三聯裝炮塔搭載艦。
三、41cm炮的確立
戰列艦巴伐利亞（推測在斯卡帕灣）
戰列艦伊麗莎白女王（希臘利姆諾斯島，1915年4月24日）
在這個時期，英國列入瞭搭載新式15吋炮5艘伊麗莎白女王級戰列艦（1912年計劃艦）和5艘R級戰列艦（1913年計劃艦）；同時，日本後來也得知當時的假想敵德國建造巴伐利亞級戰列艦的計劃；而且，最大的假想敵美國1913年正在考慮16吋主炮上艦。由此可見，世界主力艦的主炮正處於大口徑化的進程中。考慮到這個情況，日本海軍希望增大新戰列艦的主炮口徑。
1913年到1914年間維克斯公司提出搭載正在開發中的16吋炮的方案。這大概說明，日本最晚到1913年應該已經開始16吋搭載艦的設計瞭。根據金剛級的設計者瑟斯頓爵士的個人記錄，面向日本的第646號方案參數如下（推測時間1912年末到1913年初）：
第646號設計
排水量：28950英噸
尺寸：605×94×28.5ft（垂線間長×最大寬×吃水，即184.4×28.65×8.69m）
航速/出力：25節/60000馬力
主炮：8門40/45倍16吋（406mm）炮
副炮：16門50倍6吋（152mm）炮
發射管：水下8具21吋（533mm）
另外根據弗裡德曼的《The British Battleship 1906-1946》記述，這個方案的主裝也是12吋/305mm。在1914年，瑟斯頓再次完成瞭類似的647、651、652號設計。
除此之外，維克斯公司還選擇向俄羅斯帝國與日本出售16吋炮。而日本在獨立開發16吋炮方面還是有一定信心，並沒有選擇直接購買維克斯公司的火炮。新式16吋炮（後來的三年式）的開發於1914年6月2日被批準，理由如下:
負責生產艦炮的日本制鋼所和吳海軍工廠此前剛在維克斯公司的幫助下完成瞭14吋炮的量產化，實際也有部分14吋炮的粗材由維克斯公司提供，再由日本方面加工。兩廠技術水平都有限，日本在試制量產16吋炮的道路上面臨重重阻礙。
16吋炮采用瞭和英國的15吋MK I類似的構造，技術方面受到瞭英國人的影響。在英國人的幫助下，日本開始盡可能借助自身力量開發新式國產大口徑艦炮。
開發之初，該炮的名稱是「四十五口徑三年式十四吋砲」。最初計劃時口徑是正16吋(40.6cm)。
初期計劃炮塔圖。當時的仰角為25°，在後來的修改中增加到30°。
45倍三年式14吋炮
口徑：16吋（40.64mm）
倍徑：45
藥室容積：480L
彈程：15.844m
斷面積：13.49m²
膛線纏度：1/28
膛線深：3.5mm
膛線數：96
解除口徑隱藏之後，該炮被改稱「四十五口徑三年式十六吋砲」，並在1917年10月5日改為公制單位(41糎)。
龜之首靶場的41cm炮。因為是最重要的軍事基地，所以背景被消除瞭。
I型炮被搬入龜之首靶場試射，獲得瞭一定的數據，全程並未發生事故。根據收集的數據，進仃相應的設計修改，成為瞭量產炮(II型炮) 。1917年7月正式命名「四十五口徑三年式四十一糎砲」並采用。
45倍三年式41cm炮
口徑: 41cm
倍徑: 45
藥室容積: 480.25/467.07L
彈程: 15.862/15.975m
斷面積: 13.47m²
膛線纏度: 1/28
膛線深: 4.1mm
膛線數: 84
由於華盛頓海軍條約規定主炮口徑不得超過正16吋，因此名稱再次變更為「四十五口徑三年式四十糎砲」。
四、原案：A110
在確立41cm炮之後，海軍內部商討瞭主炮搭載數具體應該為8門還是10門。而這些方案中，同樣出現瞭很多雙聯裝和多聯裝混裝的設計。混裝的佈局一般是因為開發任務過重而受到負責火炮開發的艦政本部第一部反對，這次同樣沒有被采用。最終采用8門的設計。
根據部分書籍的記述，長門有一個設計番號為A102的試行方案。不過到目前為止，依然沒有發現這個方案的資料，具體信息尚待考證。目前比較明確的是初步決定的方案A110，通常被稱為長門原案。設計過程中，英國方面提供瞭伊麗莎白女王級戰列艦的設計資料。因此，A110與同時期英國戰列艦的設計很相似。
根據平賀讓的記述，A110於1915年末決定。計劃主任為新任的山本開藏造船大監（相當於後來的造船大佐）。
山本開藏（1916年攝）
目前並沒有見到設計決定時的更多資料，以下為1916年4月14日的圖紙：
1916年4月14日，建造訓令前繪制的A110切斷圖
而在日德蘭海戰後的初步修改中，繪制的動力艙現有設計切斷圖如下：
A110的主裝為高2.74米的305mmVC裝甲，其中水上部分2.13米。主裝上方為152mmVC上裝，高度為2.13米。炮廓部分的裝甲為102mmVC。
這個時期的A110穹甲與水線的夾角為40°（改設計時42.5°，最終設計45°），而且僅有2層25.4mmHT鋼構成，總厚度51mm（改設計70mm，最終設計76mm）。
穹甲結構圖
A110的穹甲與側舷裝甲的連接位置也不一樣，直接接在主裝下端（最終設計是連接主裝下方延伸的76mm裝甲下端）。
根據1916年4月14日的重量表，開工時的A110重量分配入下：
A110重量分配（英噸）
艦體、舾裝：11375（舾裝1600）
防護：9010（裝甲5205，防禦板材3714，裝甲背板91）
兵裝：5901（火炮5297，魚雷兵裝189，電氣設備415）
動力系統：4100
燃料：1000（重油500，煤炭500）
固定和移動設備：1114
總噸位：32500
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錨、錨鏈：184
桅桿、鋼索：145
搭載艇：67
防雷網：77
1916年5月17日假定的長門乘員表如下：
由於其他方面的資料缺乏，所以無法更加詳細準確地瞭解開工時的A110。現存的配置圖是日德蘭海戰後的改正案，已經對穹甲在內的現有設計進行瞭相應的修改。不過考慮到修改程度不大，A110改正案的數據在很大程度上具有參考價值：
基本參數：排水量32500英噸，垂線間長201.16米，最大寬28.96米，吃水8.84米
動力：出力60000馬力，雙軸推動，航速24.5節
除此之外，A110依舊采用的是火藥庫在上、炮彈庫在下的設計，A110改正案也依舊延續瞭這個設計，直到之後的改正設計中才改為上彈下藥的配置。
A110整體上被認為設計優良。1916年5月12日，吳海軍工廠得到建造第七號戰列艦的命令，而第七號戰列艦在之後13日被命名為長門。