W celu zwiększenia prędkości zoptymalizowano też kształt kadłuba, wydłużając rufę o 7,6 m. Działania te spowodowały przyrost prędkości do 29,7 w (nieco mniej od pozostałych). Na „Hiei” zamontowano zdjęty uprzednio pancerz, a nadto wzmocniono opancerzenie dodając ok. 4000 ton pancerza, głównie zwiększając grubość pokładu pancernego, dachów wież i barbet. W celu zwiększenia odporności przeciw wybuchom podwodnym, dodano na burtach dodatkowe przedziały przeciwtorpedowe („bąble”), zwiększające szerokość okrętu. Zwiększono kąt podniesienia dział do 43°, przez co donośność ich wzrosła do 33 000 m. Okręt wyposażono w katapultę dla wodnosamolotów rozpoznawczych pomiędzy rufowymi wieżami artylerii i wzmocniono uzbrojenie przeciwlotnicze, zamieniając działa 76 mm na cztery podwójne stanowiska dział uniwersalnych 127 mm i 10 podwójnie sprzężonych działek 25 mm. Zwiększono również z 15° do 30° kąt podniesienia oraz donośność dział artylerii średniej, umieszczonych w kazamatach, zmniejszając przy tym ich liczbę do 14. Dalszej rozbudowie uległa dziobowa nadbudówka, w formie wysokiej wieży, która stała się nieco odmienna od trzech pozostałych okrętów (bardziej wysmukła i mniej rozbudowana u podstawy;