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  在德意志帝國海軍於1889年訂購了四艘勃蘭登堡級戰列艦後,由於受到預算限制、帝國議會反對以及缺乏連貫艦隊計劃的相結合影響,導致進一步購買戰列艦被推遲。在整個1890年代初期和中期,時任國家海軍辦公室部長的海軍中將弗里德里希·馮·霍爾曼一直在爭取議會的批准,以確保訂購德皇腓特烈三世級。最終,該船級的前三艘艦在1895-1897年的年度計劃中得到落實,用於替代德國於1870年前後建造的裝甲艦;而後兩艘艦則直至1898年4月的《德國艦隊法》通過後,才作為新增加入艦隊的單位訂購。  德皇腓特烈三世級戰列艦的設計工作早在1892年便已展開,並持續至1894年。它與前級勃蘭登堡級戰列艦相比,有著顯著的變化。因受到日本巡洋艦在黃海海戰中擊敗配備重灌甲的中國艦隊的影響,原設計用於穿透裝甲的大口徑艦炮被擯棄,取而代之的是更小型的速射炮。這些火炮的目的是為摧毀敵方戰列艦的船艛,使船員士氣受挫。推進系統也進行了改進和重組,以加入第三副螺旋槳軸。然而,其裝甲系統仍然與勃蘭登堡級相類似。

  德皇腓特烈三世級艦隻的水線長度和全長分別為和,有的舷寬和的吃水深度。艦隻所設計的滿載排水量為。船體為鋼質框架結構,採用縱橫方式進行佈置;船殼板以焊接方式安裝在鋼質框架上。船體內部分為12個水密隔艙,部分割槽劃採用雙層船底設計,涵蓋大約全長70%的範圍。  本級艦隻適航效能優秀,在德國海軍中十分突出。同級艦轉向半徑緊湊,並且反應非常靈敏。其橫搖幅度最高可達15°,橫搖週期為12秒。它們在波濤洶湧的海面上僅有輕微的速度損失,但在滿舵時的速度損失則高達40%。其穩心高度在之間。德皇腓特烈三世級艦隻可搭載一些小型艦艇,其中包括2艘哨艇、2艘機動艇、1艘大舢板、2艘小汽艇、2艘高低桅帆船和2艘小划艇。船員標準編制為39名軍官及612名水兵,而一旦作為分艦隊旗艦,編制可增加12名軍官和51至63名水兵。

  德皇腓特烈三世級艦隻是以三臺三缸三脹式蒸汽機負責驅動三副螺旋槳軸。德皇腓特烈三世號、德皇巴巴羅薩號和德皇威廉大帝號配備了三個直徑為的三葉螺旋槳。德皇卡爾大帝號和德皇威廉二世號則是在外軸上安裝了兩個三葉螺旋槳和在中心軸上安裝一個直徑為的四葉螺旋槳。德皇腓特烈三世號設有四臺桑尼克羅夫特鍋爐和八臺筒形鍋爐;德皇威廉二世號也有類似的裝備,惟桑尼克羅夫特鍋爐被蘇格蘭海軍式鍋爐所取代。德皇威廉大帝號配備了四臺海軍式和六臺筒形鍋爐,而德皇巴巴羅薩號則配備了四臺桑尼克羅夫特和六臺筒形鍋爐。德皇卡爾大帝號最為特殊,擁有兩臺海軍式鍋爐、兩臺海軍式雙鍋爐和六臺筒形鍋爐。  動力裝置的額定功率為,但在試航中最高可達到。由此產生的最高速度為。艦隻能夠攜帶燃料,但若使用艦上的附加空間,則燃料的容量可以增加至。這使得它們可以的速度續航。在德皇腓特烈三世號和德皇威廉二世號,電力是由五臺的74伏特發電機提供;另外三艘艦則是四臺的74伏特發電機。

  德皇腓特烈三世級艦隻的主艦炮為四門240毫米40倍徑速射炮,它們安裝在分居中央船艛一前一後的兩座雙聯裝炮塔內。這款Drh.L. C/98型炮塔允許火炮降低至-5°俯角和提升至30°仰角,最大射程為。火炮在發射重的炮彈時的初速為。它們的射速為每分鐘3-4發。每門炮皆配備75枚炮彈,共有300枚炮彈。  副炮系統包括有十八門150毫米40倍徑速射炮,其中六門放列於艦舯的單座炮塔上,其餘則架設於MPL型炮廓內。這些火炮可於每分鐘以4-5發的速度射出穿甲彈,其中每門配備120枚,共有2160枚炮彈。它們可降低至-7°俯角和提升至20°仰角,最大射程為,均需手動升降及瞄準。這些艦隻也配備有十二門88毫米30倍徑速射炮,同樣安裝於炮廓內。這些火炮每門可提供170至250枚炮彈,在發射重的炮彈時的初速為。它們需要手動操縱,射速大約是每分鐘15發,最遠可命中開外的目標。艦艛的武器系統由12臺機槍所環繞。此外,艦隻還裝備了六具450毫米魚雷發射管,全部安裝至水上部分的旋轉炮架上。其中舷兩側各兩具,艦艏、艦艉各一具。這款武器有長,可攜帶重的三硝基甲苯彈頭,並可設定兩種不同的速度範圍。在的情況下,魚雷的射程為;若增速至,則射程會縮短為。

  德皇腓特烈三世級艦隻均受到克虜伯生產的哈威式裝甲保護。其裝甲帶在船體中央部分的水線處有厚。這在艦艏和艦艉部分分別逐漸弱化至和——儘管裝甲帶並未完全延伸至艦艉。整條裝甲帶還配以厚的柚木作背襯。甲板裝甲則有。  司令塔的側部和頂部裝甲分別有250毫米和厚。每個主炮炮塔都有厚的頂部和250米厚的側部裝甲。塔裝的150毫米炮的側部裝甲增加至150毫米厚,另有厚的炮擋。而廓裝的150毫米炮也受150毫米厚的鋼板保護。

  德皇腓特烈三世號作為同級的主導艦,是以“普魯士號替艦()”為代號由威廉港帝國船廠所訂購。其目的是要取代鐵甲艦普魯士號鐵甲艦。它於1895年開始,工程編號為22。1896年7月1日,該艦正式,然後開始舾裝工作;其中包括安裝艦隻的武器裝備和完成艦艛。德皇腓特烈三世號最終於1898年10月7日竣工並投入德國艦隊服役。德皇威廉二世號的龍骨於1896年開始架設,同樣是在威廉港的帝國船廠,工程編號為24。其代號為“腓特烈大帝號替艦()”,目的是取代鐵甲艦腓特烈大帝號鐵甲艦。艦隻於1897年9月14日下水,至1900年2月13日投入使用。  德皇威廉大帝號的訂購代號為“威廉國王號替艦()”,以取代過時的鐵甲艦威廉國王號鐵甲艦。其龍骨自1898年架設於基爾的日耳曼尼亞船廠,工程編號為79。該艦於1899年6月1日下水,至1901年5月5日投入艦隊服役。德皇巴巴羅薩號是作為新增編入艦隊的單位以合同代號“B”進行訂購,於1898年在但澤的希肖船廠開建,工程編號為640。它於1900年4月21日下水,至1901年6月10日投入使用。同樣於1898年,德皇卡爾大帝號的龍骨在漢堡的布洛姆及大眾船廠安放,工程編號為136。它是以新增編入艦隊進行訂購,因此得到了“A”為合同代號。作為同級最後完工的艦隻,德皇卡爾大帝號於1899年10月13日下水,至1902年2月4日投入艦隊服役。

  當德皇威廉二世號投入練習艦隊()服役後,它便被委任為艦隊的旗艦,並一直擔任該職務至1906年。另外四艘同級艦也先後加入德皇威廉二世號所在的練習艦隊第一戰列分艦隊,它們在那裡服役了十年。這五艘艦於1902年9月與艦隊餘部一同參加了廣泛的訓練演習。在整個演習過程中,除德皇威廉二世號外的整個德皇腓特烈三世級艦隻都被用作假想敵。而作為艦隊旗艦,德皇威廉二世號在幾次模擬交戰中接待了德皇威廉二世,並擔任高階官員的觀察點。  在1907年至1910年間,除德皇卡爾大帝號外,這一船級的艦隻都依次進行了大量改裝。在現代化改造的過程中,艦隻整個水線部均鋪滿了裝甲,但上下寬度較小,水線以上的部分只有很少的裝甲,因此無法保護其上方的幹舷。由於德皇腓特烈三世級艦隻的艦艛及艦橋暴露在外的面積過大,帝國海軍還部分削減了其艦艛,並移除了上甲板炮廓中的四門150毫米炮和一個魚雷管,減輕了艦體重量,從而使其水線上方的裝甲帶更寬。同時,艦艛中的八門88毫米炮也被重置於150毫米炮所處的上甲板炮廓內,而煙囪也得到加長。  至1911年,練習艦隊改組為公海艦隊,同時新的無畏艦開始服役。其結果是,德皇腓特烈三世級艦隻被轉移至第三戰列分艦隊,然後作儲備閒置。1914年,隨著第一次世界大戰的爆發,五艘同級艦被召回現役,並被安排至艦隊的第五分艦隊。1915年2月,這些艦隻再度撤出現役。它們於1916年被解除武裝,並轉移至執行次要任務。其中威廉大帝號擔當魚雷教練船,德皇威廉二世號成為公海艦隊司令在威廉港的司令艦。另外三艘艦則被用作用作收容戰俘的監獄船。在1917年,德皇腓特烈三世號也被轉移至弗倫斯堡擔當監獄船。所有同級艦,除德皇威廉二世號外,都於1919年12月6日從海軍名錄中除籍,並作廢料出售。德皇威廉二世號於1921年3月17日跟隨。至1922年,全部五艘艦都已被拆解為廢金屬。德皇腓特烈三世號及德皇威廉二世號的艦艏飾則被儲存在德累斯頓的聯邦國防軍軍事史博物館。
德皇腓特烈三世級戰列艦或稱愷薩腓特烈三世級戰列艦()是德意志帝國海軍在第一次世界大戰前所建造的一個前無畏戰列艦的船級。該船級由五艘艦組成,所有艦隻均以德意志裔的君主命名。德皇腓特烈三世級採用了德國戰列艦傳統的武器裝備——四門大口徑火炮,但與同時代的外國戰列艦相比,其佈置於兩座雙聯裝炮塔內的口徑仍然較小,這一情形直至20世紀初無畏艦的面世後才得到改變。它們還令三槳戰列艦的使用得以規範化。