Okręt był konstrukcji drewnianej, o napędzie centralnym kołem łopatkowym, ukrytym w tylnej części kazamaty. Część nadwodna była przykryta czworoboczną kazamatą o silnie pochylonych ścianach z grubego drewna (61 cm z przodu i 30 cm z boków i tyłu)D. Canney, The Old..., s.51. Kazamata była częściowo opancerzona płytami żelaznymi grubości 63 mm - na przedniej ścianie oraz pas długości ok. 18,3 m na bokach na śródokręciu, w rejonie kotłowni i maszynowni. Również sterówka była pokryta żelazem grubości 32 mm, na podkładzie drewnianym.
Z powodu wrażliwości nieopancerzonej przedniej części ścian bocznych na ostrzał, część okrętów miała wzmacnianą osłonę w sposób improwizowany (np. „Cairo” w tym miejscu miał przykręcone zagięte szyny kolejowe). Brak jest informacji o ewentualnym zewnętrznym wzmocnieniu pancerza „St. Louis”, natomiast w grudniu 1862 prawdopodobnie ulepszono ochronę kotłów, za pomocą dębowej kazamaty pokrytej żelazemD. Canney, The Old..., s.52.