从1909年到1911年，搭载5座双联装14英寸炮的“纽约”级战列舰和搭载三联装炮塔的“内华达”级战列舰陆续出现在美国海军的造舰计划中，英国海军则在建造搭载5座双联寸炮的“英王乔治五世”级和“铁公爵”级战列舰。各国的战列舰都出现了大型化、航速增加、主炮强化的趋势。在这种环境下，日本方面利用“金刚”级战列巡洋舰的图纸，将其“战列舰化”，建造了前所未有的搭载12门主炮的4艘“扶桑”级战列舰。在建造“扶桑”级战列舰的时候，日本海军曾向英国维克斯公司征询意见，在维克斯公司提供的方案中，便有三联装主炮的设计方案。如果这一方案能够得到实现，“扶桑”级战列舰将在日本海军中首度搭载三联装主炮。采用三联装主炮的优点是可以强化防御，但是射弹散布界过大，命中率不高，因此被日本海军部否决。经过日本海军舰政本部的反复讨论，最后决定采用14英寸主炮、6座双联装炮塔、沿舰体中心线配置的方式。然而舰政本部没有考虑到的是，随着炮塔数目的增加，需要加以防御的装甲带也要随之延长，而且挤在中部的三号和四号炮塔及其弹药库占用了一部分锅炉和主机的空间，导致“扶桑”级战列舰的航速过低，需要防护的部位过长。象“金刚”级战列巡洋舰的主装甲带只占水线长的33，而“扶桑”级战列舰竟然占到了60，而且“扶桑”级还比“金刚”级要短9。2米，由于主炮塔配置得过于密集，“扶桑”级战列舰在齐射的时候，炮**风会覆盖全舰，造成极为不利的影响。
尽管后来舰政本部对“扶桑”级战列舰又做出了一定的改进，但盲目追求炮塔数目的“扶桑”级战列舰和后来的“伊势”级战列舰仍然属于不成功的设计。而舰政本部之所以明知其缺陷而仍追求主炮塔的数目，是与其主要假想敌美国的造舰进度有关的。因为从第一级搭载14英寸主炮的“纽约”级战列舰起，美国海军以平均每年两艘的速度建造新舰：“内华达”级2艘（1911年计划），“宾夕法尼亚”级2艘（1912…1913年计划），“新墨西哥”级3艘（1914年计划），“田纳西”级2艘（1915年计划）。日本造船工业根本不具备如此强大的造舰能力，因此日本海军才想以“质的凌驾”来弥补“量的不足”。然而只凭借多搭载主炮的方式来与美国海军抗衡毕竟不是长久之计，因而在大正三年（1914年），日本海军又开始探讨将战舰主炮再度升级的计划。
当时日本海军考虑采用的新主炮口径有15英寸和16英寸两种选择，而15英寸是英国海军战列舰最新的主炮口径。考虑到主炮研发和造舰周期的因素，等日本制出同等规模火炮时也许就已经落伍了，因此舰政本部最后决定一步到位，将主炮全面升级为16英寸。当时日本已经有了自制12英寸和14英寸主炮的经验，因此对制造出16英寸主炮也是信心十足。舰政本部造船中将山本开藏担任“八八舰队”第一型舰“长门”级战列舰的主设计师，而被称为“日本设计之神样”的平贺让也参加了“长门”级的设计工作，“长门”级的主炮由吴海军工厂试制，由于1914年（大正三年）该炮定型，因此被命名为“三年式45口径16英寸炮”。；
由于“伊势”级和“扶桑”级仍是基于英国战舰的蓝图加以更改的，因此完全由日本自行设计的“长门”级就被视为“第一级纯日本血统的战舰”。由于当时日本并不知道美国海军已经建造了搭载16英寸主炮的“马里兰”级战列舰和正在为中国海军建造的“共和”级战列舰，因此“长门”级的主要设计目的是在火力上和航速上凌驾于英国的“伊丽莎白女王”级战列舰之上。
1916年春天，“长门”的设计工作完成，此时美国公布了其雄心勃勃的海军造舰规划，计划建造16艘全部搭载16英寸主炮的主力舰，总吨