设计特点
基洛夫级大约有1600个船舱。其中140个单人或双人间的军官和士官住舱，30个军士和水兵住舱（每间可供6-30人居住）。全舰有220个门廊，49条走廊，总长度近20公里。舰上设有15间淋浴室，两间浴室，一间桑拿浴室，以及一座小型游泳池，另外还设有图书室和健身娱乐中心，双层的医疗中心，包括门诊部，药房，X光室，手术室，看护隔离病房和牙科诊所。
动力系统
基洛夫级巡洋舰采用了蒸汽轮机混合式动力系统（CONAS），安装了2座核反应堆和4台蒸汽轮机，亦即使用平行运作的核动力装置以及蒸汽动力装置来驱动两副四叶螺旋桨，蒸汽轮机可以在核反应堆无法工作的时候独立出来工作以保证战舰不至于在万一情况出现的时候失去动力而丧失机动性。蒸汽轮机是在高速行进时向涡轮追加饱和蒸气之用，增加轴马力使航速达到32节以上。当在使用锅炉辅助操作时，船速为14节。另外，反应堆出现故障时亦可以作为备份动力。主要设备布置在三个舱室：一室都装有两个核反应堆，另两个室分别为涡轮装置和蒸汽锅炉。
外形设计
基洛夫级外形设计比较紧凑。上层建筑主要布置在中后部分为两部分，秉承了苏联设计的一贯作风，在其上密密麻麻布置了海量电子设备；舰体前部主要是导弹发射区，也是全舰主要的火力投射区，有各型垂直发射装置；上层建筑后方为一门主炮以及直升机起降及维护区；另外从舷窗布置来看，居住舱比较偏近中间，提高了居住的舒适性。
高大的桅杆和烟囱一体式建筑位于舰中部，装有“顶对”3坐标对空搜索雷达天线； 倾斜上翘的舰首和具有坡度的舰桥，上层建筑后方有切入式甲板； 第二座桅杆和上层甲板建筑位于主桅后方，装有“顶板”对空/对海搜索雷达和“顶罩”火控雷达天线；130毫米/70舰炮安装位置紧靠飞行甲板前方；CADS-N-1防空导弹/舰炮合一系统及“热闪”/“热点”火控雷达/光电指示装置位于SS-N-19导弹发射装置两侧的上升平台上；其余4座位于上层建筑后方。
在基洛夫时代之前，苏联军舰几乎没有考虑过隐身性能。苏联海军战舰无一例外的甲板堆满了各种杂物。但是到了基洛夫的时代，虽然也有为数众多的天线，但是电子天线基本上被集成到了中间的主桅杆上，整体外形为内倾斜构造；和凌乱的苏联其他舰船相比，基洛夫级的前后甲板相当光滑。
武器装备
武器库
基洛夫级的反舰导弹采用垂直发射系统，没有采用美国的箱式发射筒，而是采用了圆环形排列导弹的方式。圆环形的一圈导弹在甲板上仅有供一枚导弹发射的开口，一枚导弹发射出去，机构带动圆环旋转，将下一枚导弹转动至发射位置。由于这种转圈式的导弹发射方法类似左轮手枪的供弹机构，因此西方国家为其起了个“诨名”——“左轮枪”。
基洛夫级的后三艘，强化防空性能，装配套大量各型先进防空导弹，而且在世界上率先采用垂直发射模式。
基洛夫级配备一门130毫米AK-130DP多用途双管舰炮（首舰为2座100毫米单管舰炮），备弹840发。火炮系统主要由一台火控计算机为基础连同一部多波段雷达、一套电视和光学目标瞄准器；另外，舰炮上安装一套Kondensor光学瞄准器单元。舰炮连接到雷达控制系统在遥控操作界面能完全自动化，可使用瞄准器单元人工操作。AK-130DP多用途双管舰炮射程22公里，最射速35发/分钟，可用于支援防空射击和对陆攻击。
反舰系统
基洛夫级舰载“花岗岩”（Granit）远程反舰导弹系统，二十枚SS-N-19导弹安装在上甲板，呈一个60°仰角。SS-N-19是前苏联第三代反舰导弹，采用火箭冲压发动机推进的大型超声速反舰导弹，全长10.5米，重量6.98吨，由垂直发射器发射，最大射程为500-550公里，最高飞行速度1.6马赫，可装备500kT当量核战斗部或750公斤高爆战斗部。SS-N-19采用惯性/指令修正/主动雷达制导，进行超视距攻击可利用卫星或舰载的Ka-25直升机的数据链进行中继制导。发射之后不用舰艇控制。在多枚“波纹-发射”饱和攻击模式中，首枚引导导弹依照一条高飞行轨迹率先飞向作战目标，而其它后继导弹则灵活的采用低高度飞行轨迹来增加隐蔽性。如果引导导弹被拦截，那其它的导弹自动地担任引导角色。
反潜系统
基洛夫级反潜系统主要由舰载反潜武器系统和舰载直升飞机机载反潜武器系统组成。
最外层防御由卡-27“蜗牛”反潜直升机承担，携有搜索雷达、吊放式声纳、声纳浮标以及反潜鱼雷和深水炸弹，可有效执行攻潜任务。
1144型基洛夫号，配备的中远程反潜火力为的SS-N-14反舰/反潜两用导弹系统（实质上是一种火箭助飞鱼雷），反潜射程55公里、反舰射程35公里，可内装多款鱼雷、核战斗部或500千克高爆战斗部，首舰基洛夫号垂直发射安装在舰艏，共有10枚。
后三艘1144.2型，取消了甲板上的SS-N-14反舰/反潜垂直发射导弹发射装置，改为装备SS-N-15反潜导弹系统。与编号为SS-N-14的导弹相比，SS-N-15取消了火箭发动机与反潜鱼雷之间的串联结构设计，而采用火箭助推器直接固定在鱼雷后部的方式，以方便用鱼雷管进行发射。采用惯性制导系统，最大射程约45公里，由舰艇上的2座5联装533毫米鱼雷发射器来发射，备弹20枚。为了减小导弹的总长度，作为战斗部的鱼雷被做的非常短粗。而且，取消了SS-N-14的反舰能力，减小了导弹总重。该鱼雷管还可以发射40型反潜鱼雷。
基洛夫级的反潜火箭，使用1座10管RBU12000和2座6管RBU1000火箭深弹发射器，主要用于自卫，对付本舰前方较远距离的潜艇和舰体两侧的来袭鱼雷。一座设置于舰艏，首舰基洛夫号配备的是12管的RUB6000，射程6000米；后三艘改用10管的RBU12000，射程12000米。另二座在后甲板，射程1000米，备有102枚火箭。
防空系统
防空系统由三道防线组成，主要由防空导弹和近防系统组成。其中SA-N-6防空导弹作为第一道防线，SA-N-9防空导弹作为第二道防线，并以SA-N-4作为辅助。基洛夫级有着完整的远、中、近三层防空体系，对来袭目标展开层层打击。在俄罗斯海军航母编队中，只有基洛夫级的MP-800预警雷达能够探测到500公里远的空中目标，而库兹涅佐夫的MP-710型三坐标雷达最远距离仅有300公里。因此，基洛夫级是整个舰队的防空力量以及空袭预警中坚，几乎承担着整个舰队的防空重任。
远程防空，基洛夫级舰载SA-N-6中程防空导弹系统，使用十二套发射装置，共备弹96枚。SA-N-6防空导弹是陆基S-300F防空导弹舰载型。SA-N-6是世界上第一种舰载防空导弹垂直发射系统，比美国领先了5年左右。基本型采用的导弹为5V55/48N6，单级固体燃料火箭推力、长度7米，弹径45厘米、发射重量1,480公斤，射程90公里，最大高度25,000米，最大速度约4-5马赫。采用冷发射技术，安全距离25米时开启发动机，此时速率约30到40米/秒。导引方式类似美国标准-2型追踪制导(TVM)模式，导弹到末段才开始接收导引雷达之导引。战斗部为破片杀伤式，有20,000个2克破片。据西方推测具有一定反弹道导弹能力。
中程防空，基洛夫级的1144.2工程，即从第二艘拉扎耶夫海军上将号开始，装备SA-N-9垂直发射近程防空导弹，在舰体前、后段各设有2座垂直发射装置，共备弹128枚，SA-N-9近程防空导弹属俄罗斯新型防空导弹，用于取代SA-N-4舰空导弹。导弹射程45公里，飞行速度2马赫，战斗部重15公斤，采用指令制导和主动雷达制导，采用六联装垂直发射装置和“十字剑”火控系统。
近程防空，基洛夫舰载SA-N-4近程防空导弹采用传统发射方式，2座双联发射装置装备在舰体两侧位置，共备弹40枚。导弹射高25-5,000米，射程1.2-10公里。SA-N-4近程防空导弹系统能自主操作，或者综合进入舰船的战斗系统并且从舰载传感器系统下载目标数据。
近防系统
基洛夫级首舰基洛夫号号和第二艘拉扎耶夫海军上将号装备8座AK-630M型“葛特林”近防炮，备弹48000发。AK-630M火炮系统的最大射速为10000发/分，射程500-5000米。这在现役武器系统中射速是最高的。对付低飞的反舰导弹时最大射程为4000米，对付轻型水面目标时最大射程为5000米。初速900米/秒，重量1.8吨。装备有雷达和电视探测及跟踪系统。
基洛夫级后两艘近防系统用更先进的卡什坦防空导弹/舰炮近防系统来代替AK-630M火炮。卡什坦防空导弹/舰炮近防系统，又称CADS-N-1近防系统，共装备6座。卡什坦防空导弹/舰炮系统由Tula仪器设计局提供。系统能够对抗多种精确制导武器，包括反舰、反雷达导弹、航空炸弹、飞机、小型舰艇。
基洛夫级安装二套命令模块和六套战斗模块。命令模块通过火控计算机综合处理来自各个探测、跟踪设备的目标信号自主操作，分配威胁数据和指定目标到战斗模块，并能针对每个目标自动选择最佳交战模式。战斗模块自动地使用雷达和电视探测系统追踪目标，计算发射数据而且操作导弹和舰炮同目标交战。全部系统能同时与六个目标交战，每套战斗模块对应一个目标。每套战斗模块由跟踪雷达、光电系统、制导雷达、AK-630火炮、SA-N-11防空导弹、发射装置和导弹再装填装置等设备组成。2门30毫米AK-630舰炮与8枚SA-N-11导弹安装在同一基座上，两者同时回旋、俯仰，接收同一火控系统的控制信息。SA-N-11防空导弹2具4联装，备弹192枚，射程1500～8000米，射高5～3500米，采用雷达与光学制导。AK-630火炮备弹24000发。“卡什坦”反应时间为6.5秒；最大跟踪距离为8.4千米；人员配置为5人。“卡什坦”的甲板使用面积为65平方米，整个系统全重19吨，只能安装在大型舰船上。
舰载飞机
基洛夫级庞大的身躯能容纳三架Ka-27PL“螺旋”或Ka-25RT“激素”舰载直升飞机，机库在舰尾甲板下，备有一座升降机。甲板上有一个半埋式机库，能容纳并维修一架直升机。直升飞机装备用于反潜战使用的海面搜索雷达，声纳浮标、吊放式声纳和磁性异常探测器。Ka-27能够配备鱼雷、深水炸弹、水雷和火箭。（Ka-27PL是Ka-25RT直升飞机的新型替换型号。）
该机库顶面和两扇库门可由水压装置带动的绞盘来开启，因此实际上是一个半埋式机库。机库内一部旋杆式升降电梯负责卡-25PL日常的进出。机库及旋杆式升降电梯的工作模式是：为迎接直升机出机库，库顶和两扇库门先全部打开，然后电梯升降平台将直升机从机库下层升至与主甲板处干同一平面，最后由与拖曳声呐共用的绞盘将直升机连同格栅式着舰装置一起拖至起降区等待起飞。
舰电系统
雷达
对空警戒雷达：一座"顶板"三座标雷达用于对空搜索，工作于D/F波段。"顶对"三座标雷达一部，用于对空搜索，C/D波段，对大型飞机的探测距离为366千米，对2平方米的目标探测距离为183千米。
对空/对海警戒雷达：“顶舵”或“顶板”三坐标雷达1部，D/E波段，用于对空/对海警戒。
导航雷达：“棕榈叶”雷达三部，I波段，用于导航。
火控雷达：“眼球”火控雷达2部，，F波段，用于SS-N-14反潜导弹。“十字剑”SA-N-9舰空导弹火控雷达1部，K波段，用于SA-N-9。“顶罩”舰空导弹火控雷达2部，用于SA-N-6。“活动盖”（Flap Lid）/“墓碑”（TombStone）SA-N-6火控雷达1部（彼得大帝号），J波段。“突现群”/"汽枪群"舰空导弹火控雷达2部，F/H/I波段，用于SA-N-4。“鸢鸣”主炮炮瞄雷达1部，H/I/K波段，用于130mm舰炮。“歪椴树”30nlm炮炮瞄雷达4部（乌沙科夫号），H/I波段。“热闪光”CADS-N-1弹炮合一系统火控雷达6部（纳希莫夫和彼得大帝号），I/J波段。
飞机控制雷达：“飞屏”（Fly screen）B飞机控制雷达1部，I波段。
空中战术导航雷达：“圆屋”（Round House）B空中战术导航雷达2部。
敌我识别雷达：“盐罐”（Salt Pot）A和B敌我识别器。
声呐
舰壳声呐：“马颚”（Horse Jaw）主动搜索攻击声呐，中/低频。
变深声呐：“马尾”（Horse Tail）变深声呐，主动搜索中频声呐，拖曳深度150~200 m。
电子战
侦察机：4部“酒桶”（Rum Tub），乌沙科夫号；4部“酒瓶”（Wine Flask），其他舰。“半杯”（Half Cup）激光侦察机。钟系列侦察机：8部撞钟（Bell Bash）和4部“钟夹”（Bell Nip）。
干扰火箭：2座双联PK-2型150mm箔条干扰发射器。
干扰机：8部“边球，乌沙科夫号；8部“足球”，其他舰。
武器控制
“锡人”（Tin Man）光电跟踪4套，“击球”（Punch Bowl），C型卫星通信系统2套，“低球”（Low Ball）卫星导航系统4套，“皇冠钟”（Boll Crown）数据链2套，“击钟”（Boll Push）数据链2套。
该级舰因为没有装备相控阵雷达，其防空能力稍逊于美国海军的提康德罗加级巡洋舰；而且不具备对陆攻击能力。但从俄罗斯巡洋舰的作战使命考虑，全面衡量一下，它的综合作战能力并不在其之下。特别是由于俄罗斯航母力量非常薄弱，基洛夫级无疑是其海上编队的作战和指挥核心，它的作用是其它舰艇无法替代的。
