长门号采用长艏楼船型，该级舰在舰体长艏楼设置两层炮廓式副炮。最具日本特色的是设计了独特的带60°倾角的“勺型”舰艏（为了防御链系水雷所用，舰艏不会勾住连接两枚水雷的链条，但在不良海况高速航行时舰艏溅起的水雾会影响到舰桥和桅楼指挥所）。

长门号的造型和其它的日本战舰有所不同，她的舰桥是多重樯式，和以往的三角樯式比起来更显得雄伟，本舰的炮塔布置十分典型，八门410毫米主炮收装在四个联装炮塔中，以前二后二的方式，两个两个叠起来布置在舰首和舰尾，前后火力平衡。两个烟囱布置在舰身中段，但是由于第一烟囱太过接近舰桥，以致在高速行驶时，烟囱和舰桥之间造成真空现象，如此一来，由第一烟囱冒出来的黑烟就会流到舰桥里面去，这造成舰桥内部的大困扰，不论长官还是幕僚都被呛人的黑烟所环绕。

长门号是世界上第一艘拥有410毫米主炮的战舰，航速达到了26.5节，但是在公开的时候，日本海军将其速度隐瞒为23节。当时各国的战舰，德国，英国，美国，甚至是日本既有的战舰，主炮都是356毫米口径，而航速都是二十五节以下，而长门号就是当时世界最大，最强的战舰，是日本海军的精神象征，国民崇拜的图腾。相对于后来世界最大的大和号，长门号虽然根本比不上，但却为国民所熟知，因为大和号在建造甚至下水都是在极机密的情况下进行的，一般的国民根本不知道，反之，战舰长门号深为国民所崇拜，拥有着守护国家的精神象征，深为国民所信赖，“长门号是世界最强的战舰”。

由于之前建造的日本战列舰多是英国的设计或者是基于英国设计蓝图的更改，所以摆脱了英式战舰的影响完全由日本自行设计的长门号战列舰被视为“第一型纯日本血统的战舰”。另外，华盛顿裁军条约签约各国放弃各自的主力舰建造，长门号战列舰与其姊妹舰陆奥号、英国的两艘纳尔逊级战列舰、美国的三艘科罗拉多级战列舰为当时拥有最大口径火炮的战舰，在海军假日时代被并称为“七大战舰”（Big Seven）。

长门号战列舰采用了当时战列舰所搭载最大口径的410毫米口径主炮。并且为了主炮在远距离炮战中观通以及指挥的需要，采用和以往其它日本战舰的三角樯式桅楼有所不同，比起来更显得坚固而高大的多重樯式桅楼，顶端设立射击指挥所。长门号采用长艏楼船型，设计了60°倾角的“勺型”舰艏（为了使用链系水雷，舰艏不会勾住连接两枚水雷的链条）。随着战列舰火炮威力、射程增加，根据日德兰海战的经验，防御装甲设计借鉴了重点防护的概念，加强了重点区域防御装甲，尤其是水平防御装甲，以抵御远距离炮战大角度落弹的打击。

长门号战列舰的动力系统采用燃油锅炉驱动蒸汽轮机，舰上安装15座舰本式燃油锅炉+6座舰本式油煤混烧锅炉、4台舰本式蒸汽轮机、功率80000轴马力。后期改装后，保留4台舰本式蒸汽轮机，舰本式燃油锅炉则减少为10座，但总功率仍然为80000轴马力。

1934年至1936年长门号战列舰进行了大规模的现代化改造，包括提高主炮仰角增大主炮射程；加强舰体与炮塔的防护装甲，舰体舯部增加防鱼雷凸出隔舱；但轮机舱防护存在问题；为改善线形减少航行阻力将舰艉延长；更换了新式专烧重油锅炉。由于锅炉数目减少，拆除屈曲状烟囱，锅炉排烟由两个烟囱合并成一个；根据金刚级战列舰改装的经验改建塔式舰桥；加强了防空火力，并取消所有鱼雷发射管。另外，加装一座飞机弹射器及配备三架侦察机。在此次现代化改装中未更换主机，改装后航速降到25节。装结束后，长门号成为了一艘四万吨级的战列舰。

“长门”号战列舰服役后多作为日本联合舰队的旗舰直到大和号战列舰服役。从1920年开始服役，到1941年“大和”号建成，20年期间，长门号战列舰是日本海军最强大的战列舰，在日本国民心目中一直是海军的象征，素有“国民最熟知的战舰”之称号。

长门号服役后，发现前桅楼上面的建筑阻挡了气流，并且中部建筑稀少气流速度快形成气流下沉，形成了一个空气稀薄的区域，前部烟囱离前桅楼较近，排出的烟尘与热气，被吸向桅楼上面的指挥所，那里值勤的官兵苦不堪言。其后虽然临时在烟囱上加装排烟罩但效果不佳，因此在1924年将长门号的前烟囱改为向后弯曲的形状以远离桅楼，解决了前主桅桅楼与前烟囱距离过近导致排烟倒灌问题。长门号屈曲状烟囱成为日本国民熟知的特征。其他小规模改装还包括修改舰艏（舰艏稍作外张，改善凌波性），搭载水上飞机及弹射器。

1928年4月9日，以长门号战列舰为首，并与战舰陆奥号、扶桑号、巡洋舰天龙号及16只驱逐舰组成的日本舰队远航英国皇家海军远东舰队基地香港，由加藤宽治大将指挥。舰队到达香港水域后从维多利亚港东边鲤鱼门航道入港，其目的是作亲善访问。其间曾开放给香港市民上舰参观。长门号及其舰队在香港共逗留五日，在4月14日离开。此次访问是长门号舰历中仅有一次出访。

太平洋战争

在太平洋战争开战时长门号战列舰是日本联合舰队的旗舰及联合舰队司令长官山本五十六大将的坐舰。一直到1942年2月12日大和号成为新的联合舰队旗舰。长门号与姊妹舰陆奥号共同编成第一战队。1941年12月2日，由长门号上发出了“登新高山1208”的暗号电文，向出航的机动部队下达了偷袭珍珠港的命令。

在太平洋战争中，长门号、陆奥号与大和号和武藏号同是作为最后决战的主力舰均被谨慎使用。根据这一指导思想，加上航速的限制，太平洋战争战争初期都没怎么参加作战行动。开战日本海军包括长门级、大和级在内的战列舰战队因长期驻泊广岛湾的柱岛锚地待机，而被频繁出击的航空母舰战队的军官讽刺称为“柱岛舰队”。

中途岛海战

1942年6月的中途岛海战中，长门号虽然被编入第一战队参加了战事，但是并没有进行战斗，当日军机动部队主力四艘航空母舰被摧毁时，包括长门号在内的主力部队尚在后面三百海里处，战斗结束后收容了加贺、赤城的生存者返国。1944年2月“长门”号从特鲁克岛基地撤退后改为停留在林加锚地基地。1944年6月“长门”号编入机动部队参加阿号（A-Go）作战，在19日的菲律宾海海战（马里亚纳海战）中受到空袭，但损伤轻微。

锡布延海海战

1944年10月长门号编入由粟田健男指挥的第二舰队第一游击部队参加捷一号作战。在10月24日锡布延海海战中，长门号于14:16被 富兰克林号航空母舰及卡伯特号航空母舰的攻击机的2枚炸弹击中。一发破坏了多座机枪和第一锅炉舱送风机，令其被迫熄火25分钟只能以三轴运转。另一发则破坏了无线电室及餐厅附近。52名乘员死亡、106名负伤。

10月25日萨马岛海战中，长门号于06:01向美军护航航空母舰进行炮击未取得战果。在12:36下达撤退的命令。长门号于12:43被2枚炸弹击中但损伤轻微。长门号在该日共发射了99发主炮弹及653发副炮弹。1944年10月26日撤退后，联合舰队受到美军的空袭。长门号被大黄蜂号航空母舰的舰载机4枚炸弹击中，38名乘员阵亡、105名负伤。

莱特湾海战

莱特湾海战后1944年11月25日，长门号返回日本本土，回到神奈川县横须贺港，燃料、物资均不足，难以再次作远程航行。舰上的副炮被拆除移防陆上。在战争剩余时间一直停留在横须贺，1945年2月受命执行沿岸防御任务，6月1日成为横须贺镇守府警备舰，其对空装备搬上陆地。1945年7月18日长门号遭到美国海军航空母舰的舰载机攻击，并被3枚炸弹命中，舰桥遭破坏，舰长大冢干少将战死，继任舰长是杉野修一大佐（日俄战争旅顺港闭塞作战战死的“肉弹勇士” 杉野孙七兵曹长之长子）。到战争结束日本投降时，“长门”号为可移动状态且日本幸存的战列舰。

1945年10月长门号战列舰被美军接收，作为战争赔偿移交给美国。

1946年初，美国水兵接管了“长门”号。

1946年3月18日前往马绍尔群岛的比基尼环礁，成为十字路口行动（美军的原子弹爆炸试验）的靶舰，舰长是W·J·惠普尔上校。随行乘载180名美国海军士兵。

第一次核爆实验1946年7月1日进行的第一次实验（ABLE、空爆/引爆点位于预定地点上空）中，以内华达号战舰为中心，长门号配置于距离预定引爆点400米处。原子弹于长门号西方600米上方引爆，与预定引爆点距离约1.5千米。当时长门号几乎无损（只有面向引爆点的装甲表面溶解而对航行不构成问题）。

第二次核爆实验

1946年7月25日，第二次实验（BAKER、水中引爆）长门号距离原子弹引爆点约900~1000米的位置，造成右舷约5度的倾斜。即使如此，长门号仍漂浮于海上。1946年7月29日，在比基尼环礁成为原子弹试验的靶舰，长门号在试验中严重受损沉没。

长门号战列舰经过改装，性能显著提高。但1940年日本海军将该舰在与航空母舰的对抗演练中却暴露了致命弱点，面对航空母舰出动的舰载鱼雷攻击机的突击，战列舰的防空火力软弱无力，竟被32条鱼雷命中，让日本海军高层十分震惊。（《舰船知识》 评）