Броневая защита рассчитывалась на противодействие снарядам 380-мм калибра и авиабомбам весом 500 кг при высоте сброса до 5000 метров. Система бронирования во многом повторяла защиту предшествующего линейного корабля - прототипа «Dunkerque», и включала следующие компоненты:
- вертикальная (бортовая и траверзная) и горизонтальная (две палубы) броня цитадели;
- вертикальная и горизонтальная броневая защита винто-рулевого комплекса в кормовой части;
- бронированная палуба в носовой части впереди цитадели;
- защита барбетов и башен главного и среднего калибров;
- защита боевых постов и помещений управления кораблем, а также противоосколочная защита местного значения.
Помимо цитадели и помещений рулевых машин борт не имел иной броневой защиты, и в том числе на большом протяжении в оконечностях корпуса. Как показал опыт боевых действий, это являлось существенным недостатком - именно затопление оконечностей стало причиной гибели многих линейных кораблей во время войны, причем зачастую броня цитадели имела минимальные повреждения или не имела их вообще.
Броневой пояс в средней части корабля прикрывал жизненно-важные отсеки корабля - боевые погреба главного калибра в носовой части, машинно-котельные отделения, помещения турбогенераторов и погреба среднего калибра в кормовой части. По длине корабля плиты пояса крепились от шпангоута 51,5 до шпангоута 182,95, что составляло 131,45 метра (54,3% длины по ватерлинии), на «Gascogne» - 135,1 метра (55,8%). Выше главной палубы борт вообще не имел броневой защиты, также как и в носовой части, впереди бронетраверза.
Броневые плиты пояса устанавливались под углом 15°14'(=15,24°) от вертикали. Верхней кромкой они (прямо у стенки борта) опирались на плоскую верхнюю броневую палубу, а нижней кромкой (в 2 метрах от стенки борта) на скос противоосколочной нижней броневой палубы. Высота плит и, соответственно пояса, 5,96 метра, ширина от 2,5 до 3,05 метров. По проекту при осадке 9,17 метра пояс должен был возвышаться над ватерлинией на 3,4 метра, однако из-за строительной перегрузки корабля эта величина оказалась несколько меньше.
Толщина плит 330 мм, но с полуметра ниже ватерлинии они постепенно утончались до 170 мм у нижней кромки. На «Gascogne» для компенсации увеличения длины пояса толщина плит предусматривалась в 320 мм. Между плитами и внутренней обшивкой крепились два слоя подкладки - деревянная из 60-мм бруса (тик или красное дерево) и 18-мм стальная.
В оконечностях поясная броня обоих бортов соединялась поперечными траверзными переборками, также защищенными броней толщиной 233 мм. Правда, на уровне между противоосколочной нижней броневой палубой и 2-й платформой носовой бронетраверз утолщалась до 350 мм. Кроме того, площадь траверзов ниже скосов палубы, между бортом и противоторпедной переборкой (то есть края отсеков подводной защиты) защищалась более тонкой броней -165 мм в носу и 145 мм в корме.
Как и вертикальная броня борта, плиты траверзов крепились поверх деревянной и 18-мм стальной подкладки.
Горизонтальная верхняя броневая палуба защищала главные отсеки корабля от поражения их авиабомбами самолетов противника. Она прикрывала только район цитадели и находилась на уровне верхней кромки броневого пояса, по проекту на высоте 3,4 метра над ватерлинией. На бимсы этой палубы опирались верхней кромкой поясные броневые плиты. Над погребами главного калибра, от носового траверза до 130-го шпангоута, толщина палубы равнялась 170 мм. Но далее в корму вплоть до кормового траверза, в районе турбинно-котельных отсеков и погребов среднего калибра, палуба утончалась до 150 мм.
Функции нижней броневой палубы цитадели заключались в сдерживании осколков боеприпасов противника и обломков конструкций собственного корабля (включая осколки главной палубы) при поражении и пробитии главной броневой палубы. Это же назначение имели скосы палубы по отношению к вертикальной броне борта. Дополнительной задачей этой палубы было ограничение распространения воды вверх при затоплении какого-либо отсека, и, конечно, обычная защитная функция в качестве дополнения к толстой поясной и горизонтальной броне.
По проекту горизонтальная часть палубы возвышалась над ватерлинией примерно на метр, а ее скосы нижней кромкой опускались ниже ватерлинии на 2,5 метра под углом 49,5 градусов и создавали опору нижней части плит броневого пояса. Толщина брони этой палубы составляла 40 мм в горизонтальной части и 50 мм на скосах.
Броневая защита помещения рулевых машин включала палубное бронирование со скосами и броневые траверзы. Бортовая вертикальная броня отсутствовала.
Палубная броня в корму от цитадели продолжалась на уровне 1-й платформы (нижней броневой палубы) и имела толщину 100 мм со скосами к бортам под углом 45 градусов. В районе помещения рулевых машин (между шпангоутами 8 и 19) броня утолщалась до 150 мм. Само помещение ограничивалось вертикальными броневыми траверзными переборками - кормовой по шпангоуту 8 толщиной 150 мм и носовой по шпангоуту 19 толщиной 50 мм. Следует отметить, что высота этой палубы над ватерлинией в корме постепенно понижалась от почти метра у главного кормового бронетраверза (шпангоут 51,5) до уровня ватерлинии в самой корме.
Вся носовая часть корабля, начиная от носового главного траверза цитадели, практически не имела броневой защиты - за исключением плоской 40-мм броневой палубы на уровне 2-й платформы, которая продолжалась от траверза вплоть до переборки форпика (шпангоут 233). По высоте палуба располагалась ниже ватерлинии, примерно на уровне нижней кромки броневого пояса.
Помимо броневой защиты погребов из цитадельной вертикальной и горизонтальной брони, защита артиллерии включала собственно вращающуюся броню (орудийные башни) и неподвижные броневые структуры (барбеты). Следует отметить, что при распределении весовых нагрузок вся вращающаяся броня включалась в вес башен и относилась к статье артиллерийское вооружение.
Орудийные башни главного калибра с лобовой стороны прикрывались наклонной (под 30 градусов) броней толщиной 430 мм. Боковая вертикальная броня стенок башен равнялась 300 мм, а задняя броня 270 мм у башни I и 260 мм у башни II. Крыши башен защищались броней в 170 мм толщиной в плоской части и 195 мм в скошенных местах. Палуба боевых отделений башен настилалась двумя слоями брони - непосредственно над барбетами толщиной 150 и 55 мм, а вне барбетов 50 и 55 мм. В районе подъемников боеприпасов и зарядных механизмов в палубе были устроены необходимые вырезы, довольно большие по площади.
Барбеты башен главного калибра, с внутренним диаметром 13,3 метра, выше главной броневой палубы защищались броней 405 мм, при этом плиты крепились поверх стальной подкладки толщиной 20 мм. Внутри цитадели, между броневыми палубами толщина брони барбетов уменьшалась до 85 мм.
Орудийные башни среднего калибра, сравнительно с линейными кораблями других стран, защищались достаточно серьезной броней. Лобовая наклонная броня этих башен имела толщину 130 мм, боковая вертикальная броня - 70 мм, а задняя стенка - 60 мм. Толщина брони крыши 70 мм. Снарядные элеваторы защищались броневыми барбетами толщиной 100 мм.
Толщина броневой защиты средней артиллерии на четвертом линейном корабле «Gascogne» предполагалась еще более усиленной. На них лобовая наклонная броня башен 152-мм калибра предполагалась толщиной 155 мм, боковая вертикальная броня - 85 мм, а задняя стенка наоборот утончена до 55 мм. Горизонтальная броня крыши также была утолщена до 85 мм. Более высокое расположение орудийных башен среднего калибра потребовало также усиления защиты барбетов, толщина брони которых увеличена по проекту до 150 мм.
100-мм зенитные орудия, которыми предполагалось усилить зенитную артиллерию дальнего рубежа, должны были прикрываться башнеподобными защитными щитами из 30-мм высокоупругой стали.