Dwanaście planowanych początkowo do zastosowania dział 356 mm L/50 Mark 11 rozmieszczonych miało być w trzech poczwórnych wieżach, ostatecznie „Washington” otrzymał dziewięć dział 406 mm L/45 Mark 6 w dwóch wieżach w części dziobowej i jednej za nadbudówkąR. Dulin, W. Garzke: Battleships, s. 49–50.. Ich superciężkie pociski o wadze 1225 kg miały co prawda mniejszą prędkość początkową (701 m/s) od 680-kilogramowych pocisków dział 356 mm (823 m/s), zapewniały jednak większą przebijalność, zwłaszcza na dużych dystansachJohn Campbell: Naval Weapons, s. 117–118.. Zastosowane działa nie miały takiej donośności jak zastosowane na jednostkach typu Iowa działa 406 mm L/50 Mark 7, jednak w czasie budowy pancerników typu North Carolina te ostatnie nie były jeszcze dostępne. Wieże artylerii głównej miały masę od 1403 do 1437 ton amerykańskich (1273 do 1304 ton metrycznych). Ich prędkość obrotu wynosiła 4° na sekundę, zaś prędkość elewacji (wzniosu) 12° /s. Trzy lufy rozmieszczone zostały w wieżach w odległości 2,97 m od siebie. Cykl odpalenia wynosił 30 sekund, a ciśnienie robocze 2835 kg/cm².