Główne uzbrojenie „Hindenburga” składało się z ośmiu dział kal. 305 mm, umieszczonych w czterech wieżach artyleryjskich, po dwie na dziobie i rufie, w superpozycji. W porównaniu z oboma wcześniejszymi krążownikami typu Derfflinger zwiększeniu do 16° uległ maksymalny kąt podniesienia luf armatnich, co skutkowało zwiększoną donośnością. Artylerię średniego kalibru stanowiło 14 dział kal. 150 mm, zainstalowanych w kazamatach, po 7 na każdej burcie. Po pięć stanowisk z każdej burty mogło prowadzić ogień w kierunku dziobu, dwa pozostałe w kierunku rufy. Poza tym okręt posiadał cztery działa przeciwlotnicze kal. 88 mm. Wszystkie działa okrętu zostały wyprodukowane w zakładach Friedrich Krupp AG. Wieże artyleryjskie głównego kalibru były chronione pancerzem, który z przodu i z tyłu miał grubość 270 mm, z boków 220 mm, zaś z góry 80–110 mm. Barbety wież miały grubość do 260 mm. Artyleria w kazamatach była opancerzona płytami ze stali pancernej o grubości do 150 mm.