到19世纪70年代，世界各海军强国的蒸汽装甲战列舰已达到较高的水平。蒸汽机不仅为军舰提供了推进动力，而且蒸汽还被用于操纵舵系统、锚泊系统、转动装甲炮塔系统、装填弹药、抽水及升降舰载小艇等。大型蒸汽装甲战列舰的排水量达到8000至9000吨，推进功率达到6000至8000匹马力。这时的战列舰在主甲板的中央轴线上或者舰体两侧装配了能做360度全向旋转的装甲炮塔，舰炮也都普遍采用了螺旋膛线，攻击力进一步增强。此时的战列舰大多被称作“铁甲舰”（Ironclad），北洋海军的定远级铁甲舰可以称作是这一时期的战列舰代表。

技术革新一旦开始就会不停步的继续前进：火炮、装甲、船体逐步由铁制替换成钢制以获得更好的性能；蒸汽轮机比往复式蒸汽机能提供更强的动力，可以使战舰获得以前想象不到的高速，蒸汽轮机的性能也更可靠，可以缩短维修养护的时间，延长战舰巡航的时间，等于增加了舰队的战略机动能力；火炮射击指挥仪的发明使人们对大口径火炮和远程射击的威力更有信心；为了增加防护力，水线以下设置隔舱逐渐成为大型船只的标准设计；装甲也不再均匀的覆盖全舰，而是在重点部位重点防护，以求用相同重量的装甲取得更好的防护效果。

在吸收了黄海海战的经验之后，被统称为前无畏舰的近代战列舰诞生了。 在吸取了以前的海战经验后，前无畏舰的设计更加统一，普遍装备有两到三座联装主炮塔与数量可观的装在舷侧的副炮，其构架、布局、装甲等也更加统一。图1为现存的前无畏舰三笠号。在1904年（明治37年）日俄战争中，三笠号战列舰担任日本联合舰队旗舰，是联合舰队司令东乡平八郎大将座舰。位于横须贺市的三笠公园以纪念舰形式保存。

英国皇家海军于1906年下水的“无畏”号战列舰是一艘具有划时代意义的战列舰，是世界上第一艘采用统一型号主炮、第一艘采用蒸汽轮机驱动的主力舰。它的名字成为现代化战列舰的统称，成了该级后续舰艇的一个代名词。无畏级战列舰的问世，开创了海军史上巨舰大炮的新时代。

“无畏”号是第一艘真正意义上的现代化战列舰，它在许多方面都是前所未有的：它是第一艘安装蒸汽轮机的主力舰，航速达到了惊人的21节，而同时代的美国战列舰“罗得岛”号航速是19节；“无畏”号的武备是它最引人注目的特点，当时的战列舰通常安装安装4门12英寸口径的火炮和各种中等口径的火炮，“罗得岛”号装有4门12英寸口径的火炮、8门8英寸口径的和12门6英寸口径的火炮，8艘与“无畏”号同时完工的英国“爱德华七世”级战列舰分别装了4门12英寸炮、四门9.2英寸炮和10门6英寸炮，而“无畏”号除了一些对付鱼雷艇的小口径速射炮以外，只装备了10门12英寸主炮，完全没有中等口径的火炮，这样“无畏”号的远程大口径火力比其他战列舰强一倍半；火炮射击指挥仪确保它的这些大口径火炮在最大射程上仍有较高的命中率；最后，在费希尔勋爵的主持下，这艘舰用了不到一年就完工，而不是一般所用的4年，创下了主力舰的建造时间最短记录。她的出现又一次显示英国海军在技术上遥遥领先，许多国家经过数十年努力建成的引以为自豪的战列舰队突然间都变成了古董。此后所有的海上强国都仿照“无畏”号建造自己的战列舰，“无畏”号成为了现代战列舰的代名词，所有这些后来建造的战舰——总共有150艘之多——都被冠以“无畏舰”的称呼（以前建造的则称为“前无畏舰”）。

1922年华盛顿会议期间，美国、英国、日本、法国和意大利五个海军强国签订了《限制海军军备条约》（华盛顿海军条约），限制战列舰和战列巡洋舰的吨位（35000吨）和主炮口径（不得超过16英寸），并规定美、英、日、法、意五国海军的主力舰（战列舰和战列巡洋舰）吨位比例为10：10：6：3.5：3.5。1930年签订的《限制和削减海军军备条约》（伦敦海军条约）对此进行了补充规定。战列舰进入条约时代。

从1922年到1936年的15年间被称为“海军假日”时代（Navy Holiday），各国的大型战列舰建造计划都被终止或取消，代之以对已有的战列舰的进行更新和改造。当时世界上最先进的战列舰共有7艘，全部搭载16英寸左右主炮，分别是美国的科罗拉多级（3艘，科罗拉多号、西弗吉尼亚号、马里兰号）、日本的长门级2艘（长门号、陆奥号）、英国的纳尔逊级（纳尔逊号、罗德尼号）。被合称为“BIG7”。

二战是战列舰最巅峰的时刻，在华盛顿海军条约结束后，列强们建造出了吨位最大、航速最快、火力最猛的新锐战列舰，也就是“后条约战列舰”。这些战列舰成为了战列舰这一舰种的巅峰，不过这也是战列舰最后的辉煌了。在“前卫”号下水后，世界上就再也没有一艘战列舰建成了。第二次世界大战时期战列舰主要有美国的“衣阿华”级、英国的“英王乔治五世”级、德国的“俾斯麦”级、意大利的“维托里奥”级。最大的战列舰是日本的“大和”级，满载排水量72800吨，航速接近30节，装备三联装460毫米主炮3座，侧舷防护装甲410毫米，搭载水上飞机7架。

第二次世界大战中，航空母舰和潜艇的成功运用，使参战国70余艘战列舰中的28艘被击沉、击毁，“大和”号、“武藏”号、“俾斯麦”号、“提尔皮兹”号、“威尔士亲王”号、“加利福尼亚”号等著名的战列舰亦包括在内。从此，战列舰丧失了主力舰的地位。

“俾斯麦”号战列舰是一艘在第二次世界大战中闻名于世的德国战列舰，是俾斯麦级战列舰的首舰，也是历史上第四艘以19世纪德国首相奥托·冯·俾斯麦命名的德国军舰。该舰于1936年动工，1940年8月服役，满载排水量达49972吨，是当时德国最大的战舰。

1941年5月27日晨，英军的主力追击舰队赶到，包括战列舰“英王乔治五世”号和“罗德尼”号，用其406毫米及356毫米主炮攻击“俾斯麦”号。在战斗中，“罗德尼”号发射了380枚406毫米和716枚152毫米炮弹，“英王乔治五世”号发射了339枚356毫米和660枚133毫米炮弹，重型巡洋舰“诺福克”号和“多塞特郡”号分别发射了254枚和527枚203毫米的炮弹。“俾斯麦”号由于舵机失灵，航向不定，还击效果不佳。最后，被烈火包围的德国“新兴武器”完全停止了抵抗。新的一轮鱼雷攻击开始了，“俾斯麦”号在水线以下被炸出3个洞。德国人打开了通海阀门并与自己的舰艇一起沉入了大西洋。2200名舰员被救起的只有115人。

第二次世界大战后，战列舰逐渐淡出历史舞台，绝大多数战列舰都退役并解体，有些则作为博物馆保留下来。20世纪80年代初，美国对“衣阿华”级战列舰进行了现代化改装：航速增至35节，保留3座三联装406毫米主炮，拆除4座双联装127毫米副炮，加装8座四联装“战斧”巡航导弹发射装置、4座四联装“捕鲸叉”导弹发射装置、4座6管20毫米“密集阵”近程防御武器系统，搭载直升机3架，加装了电子系统以及对空搜索雷达。该舰重新服役后，曾组成4个以战列舰为核心的海上突击群，独立遂行海上作战、支援登陆和攻击岸上目标等任务，或协同航空母舰编队行动。其中2艘于1991年参加了海湾战争，以“战斧”巡航导弹袭击伊拉克的目标，并用406毫米火炮轰击伊军的阵地，发挥了重要作用。

至1992年，最后的4艘“衣阿华”级战列舰全部退役，标志着战列舰这一舰种的终结。

作为舰队核心的主力战舰，战列舰的舰体是同时期战舰中吨位最大的，依靠其巨大的舰体，战列舰拥有良好的适航性与优秀的抗沉能力。

战列舰的主要武器是各种类型的火炮，使用火炮对敌方目标进行打击。

风帆时代的战列舰拥有多层火炮甲板，将大量前膛火炮排列在舷侧，集中轰击侧向的敌人。为了降低舰船的重心以避免倾覆，风帆战列舰一般会将重型火炮置于下层甲板，将轻型火炮置于上层甲板。

随着火炮技术的发展，后膛装弹的加农炮被安装在了铁甲战列舰上。依靠舰船的强大载重能力，战列舰可以搭载大口径的重炮。依靠坚船利炮，战列舰可以摧毁遇到的一切敌手。

随着舰船设计逐渐成熟，战列舰的武器也开始多样化、专门化。

为了消灭敌人的主力舰，战列舰装备着数门大口径主炮，这些火炮有装在舷侧的，也有装在炮塔中的。其口径通常在两百毫米以上，发射动能穿甲弹、高爆弹等炮弹。可以有效的毁伤敌方舰船或地面设施等目标。

除了主炮以外，为了应对来袭的小型舰船，战列舰一般还会装备各种口径的副炮组，这些副炮比主炮的数量更多，射速更快，也更加灵活，可以有效的反制鱼雷艇等小型舰船的突袭。

在鱼雷出现后，也有战列舰装备鱼雷发射管的，不过随着主力舰交战距离的增长，战列舰的鱼雷发射管沦为鸡肋，渐渐被放弃了。

在飞机出现 在战场上后，为了应对愈发强大的空中威胁，战列舰上也开始装备防空武器，包括高射机枪、防空炮与对空火箭弹等。一些战列舰甚至会装备口径上百毫米的重型高平两用炮。

为了保护要害不被敌方的攻击轻易破坏，战列舰普遍装备着厚重的装甲防护。随着舰炮的发展，用于抵御敌方舰炮的装甲也变得愈发厚重，近代的一些战列舰甚至会加装上万吨重的装甲，最厚处超过半米。一般的战列舰防御最严密的位置是司令塔、弹药库、炮台与动力装置，这些位置的防御装甲更加厚重，而次要部位，例如舰首舰尾或是上层建筑的装甲防御就要薄弱很多。为了防御鱼雷，近代的战列舰也会在水线上下加装防雷鼓包与隔舱，依靠额外的空间削弱鱼雷对舰体的破坏。

作为舰队中绝对的主力战舰，各国海军一般都不会轻易动用战列舰，而一旦动用战列舰，就是准备进行主力决战，要一战定胜负了。

著名的战列舰之间的对决有“特拉法尔加海战”、“对马海战”、“日德兰大海战”等，这些战役的交战双方都是以战列舰作为舰队主力，其战斗结果对战争的结果造成了很大的影响，甚至改变了交战各国的未来命运。

依阿华级战列舰被誉为不受岁月影响的超级战舰，这型二战时建造的战舰直到20世纪90年代仍在发挥着作用。20世纪80年代，4艘依阿华级战列舰重披战袍。舰上安装了“战斧”巡航导弹、“鱼叉”反舰导弹、“方阵”近防系统，以及直升机平台及无人机弹射器，并彻底更新电子设备，换装了新式的对空、火控雷达，加装了电子对抗系统。

1991年冬季，依阿华级战列舰“威斯康星”号和“密苏里”号执行最后一次任务，炮击了伊拉克海岸线，顺便向巴格达方向发射了60枚“战斧”导弹。依阿华级战列舰是美国海军建成的排水量最大的一级战列舰，也是世界上最晚退役（上世纪90年代）的战列舰，征战半个世纪，立下了赫赫战功，成为一代海上“霸主”。

战列舰曾长期是各主要海权国家的主力舰种之一。随着科技的发展、武器装备的进步，海战形势也随之发生变化，战列舰的战略战术地位一落千丈，直至被航空母舰和弹道导弹核潜艇所取代。