最上级巡洋舰最初是日本根据伦敦海军条约规定而建造的轻巡洋舰。日本海军要求能够打击敌方巡洋舰编队,并为己方战列舰编队提供护航和侦察;装备155毫米口径主炮,并具备对空能力;依日本海军的本意是要把最上级改造成重巡洋舰,要求必要时能够换装八英吋口径主炮。于1931年日本海军的“第一次补充计划”内采购。
最上级排水量与高雄级重巡洋舰不相上下。舰体采用了较大长宽比。最初装备5座三联装155毫米口径主炮共15门,五座炮塔采用舰体前部三座,后部二座的方式布置,第1炮塔与其后的第2炮塔同位于上甲板,第3炮塔高于前两座炮塔,舰体后部的第4、第5两座炮塔呈背负式布置。
配备127毫米高射炮八门,4座三联装610毫米口径鱼雷发射管共十二门,水上飞机弹射器两台,可搭载水上侦察机三架。动力机组的功率超过当时的高雄级重巡洋舰,设计航速37节(经过加强结构的改装后航速36节)。前烟囱烟道向后曲折与后烟囱的排烟口合并为一体,前烟囱远离舰桥,减小排烟对舰桥的影响。
最上级为了控制重量,大量采用了焊接技术,为了降低重心,在上层建筑大量使用轻制合金。由于焊接技术不成熟,导致强度不足的情况。
一号舰最上号试航其间各种测试发现不能符合军方提出的要求,由于俯仰速度和装填速度的问题使主炮不能有效的对空射击,而且在试航中发现复原性的问题(重心过高)以及部分的舰体强度不足的问题,1935年建成的前两艘最上号和三隈号在试航后进行了舰体结构加强的改装。
完工服役时标准排水量达11192吨,超出了华盛顿海军条约对排水量的限定。1935年最上号参加演习时遭遇台风舰体受损,在此次被称为“第四舰队事件”的事故之后,再次进行了加强舰体改造。尚在建造中的最上级后两艘铃谷号、熊野号根据前两艘发现的问题变更设计修正了设计不足。