Als Feuerleitsystem für die Atago-Klasse wurde ein Aegis-Feuerleitsystem verbaut, das aus japanischen und amerikanischen Komponenten besteht. Die Bewaffnung der Klasse ähnelt der Bewaffnung der Kongō-Klasse. Aufgrund der japanischen Verfassung, die den japanischen Streitkräften den Besitz jeglicher offensiver Waffen verbietet, verfügt die Atago-Klasse nicht über Tomahawk-Cruise-Missiles. Sollte sich die zunehmend großzügigere Auslegung dieser Passage jedoch weiter verstärken, wäre es technisch kein Problem, diese Fähigkeit nachzurüsten.
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Der Rumpf eines Zerstörers der Atago-Klasse ist 170 Meter lang, 21 Meter breit und hat bei einer Verdrängung von 10.000 Tonnen einen Tiefgang von 6,2 Metern.
Der Antrieb erfolgt durch vier Gasturbinen (COGAG-Antrieb), Ishikawajima Harima/General Electric-Gasturbinen LM2500-30, mit einer Gesamtleistung von 100.000 PS (73.550 kW). Die Leistung wird an zwei Wellen mit je einer Schraube abgegeben. Die Höchstgeschwindigkeit beträgt 30 Knoten (56 km/h).
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Als Senkrechtstartanlage wurde das Mark 41 (Mk. 41) eingerüstet. Das System befindet sich in zwei Blöcken, einer hinter dem 127-mm-Geschütz und vor der Brücke besteht aus 8 × 8 (= 64 Zellen) und der zweite auf dem Dach des achteren Aufbaus bestehnt aus 4 × 8 (= 32 Zellen), welche in zwei Reihen back- und steuerbordseitig angeordnet sind. Die „Zellen“ bestehen praktisch nur aus einem Gestell mit Plenum am Ende und Deckel am Kopf. Zwischen den zwei Viererreihen einer Einheit befindet sich der Gaskanal, welcher ebenfalls zum Schutz vor Wasser abgedeckt ist. An dem Gestell, das mehr als zwei Decks benötigt, befinden sich drei Geräte: Auf dem obersten Deck ein „Launch Sequencer“ (LSEQ), der eine Verbindung zwischen Schiff und Flugkörper herstellt und den Systemstatus überwacht. Auf dem Deck darunter befindet sich das „Motor Control Panel“ (MCP), welches über Ethernet an das LSEQ angebunden ist. Das MCP steuert die Klappen und Ventile sowie das Entwässern des Plenums. Ein Deck tiefer befinden sich am unteren Ende des Mk. 41 die zwei „Programmable Power Supply“-Einheiten (PPS), welche das VLS mit Energie versorgen und über Ethernet vom LSEQ angesteuert werden.
Die Waffen werden in eckigen Kanistern angeliefert, die von oben in die Senkrechtstartanlage eingeführt und über 145-Pin-Standardstecker mit dem System verbunden werden. Die Kanister schützen den Flugkörper vor Umwelteinflüssen und ermöglichen es dem LSEQ, den Typ der Waffe zu erkennen. Die Startsequenz läuft wie folgt ab: Der Deckel der Zelle und des Gaskanals (Uptake) werden geöffnet und die Entwässerungsventile des Plenums geschlossen. Dann zündet der Raketenmotor, wodurch die Heckklappe des Kanisters durchstoßen wird. Der Flugkörper beschleunigt und durchstößt die Frontkappe des Kanisters. Anschließend werden die Klappen geschlossen und das Entwässerungsventil des Plenums wieder geöffnet.
Die Bestückung mit Flugkörpern verteilt sich auf Zellen für Anti-U-Boot-Raketen vom Typ Typ 07 VL-ASROC und Zellen für SM-2, SM-3 und RIM-162 ESSM-Flugabwehrlenkwaffen.
Seezielflugkörper
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Als Seezielflugkörper sind zwei Starter für je vier Waffen eingerüstet. Die Typ 90 wird von einem Turbojet angetrieben und mit einem Booster gestartet. Der Flugkörper verfügt über einen Gefechtskopf mit 260 Kilogramm Hochexplosivsprengstoff. Die Navigation zum Ziel erfolgt mit einem inertialen Navigationssystem, während die Typ 90 über dem Wasser zum Ziel navigiert. Dabei kann ein Knick in die Flugbahn eingebaut werden, um das Zielgebiet aus einer bestimmten Richtung anzufliegen. Sobald sich die Rakete in einer vorbestimmten Distanz zum vermuteten Ziel befindet, schaltet sie ihr bordeigenes Radar ein, um das Ziel zu finden. Sobald das Ziel erfasst ist, nähert sich die Lenkwaffe diesem in einer Flughöhe von 5 bis 6 Metern bis zum Einschlag. Die Reichweite beträgt mindestens 150 km.
Nahbereichsverteidigungssystem
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Zur Nächstbereichsverteidigung dienen zwei radargesteuerte Maschinenkanonensysteme Phalanx Mk.15. Dieses System besteht aus einem Geschützturm mit einer 20-mm-Maschinenkanone des Typ M61 Vulcan und einem separaten Feuerleitradar. Es ist daher nicht auf die Feuerleitung durch die Gefechtsleitzentrale des Trägerschiffes angewiesen und benötigt von diesem nur Energie. Das System kann gegen anfliegende Flugkörper, Luftfahrzeuge und Seeziele eingesetzt werden.
Torpedorohre
Die Torpedorohr-Drillinge vom Typ HOS 302 befinden sich auf Höhe des ersten Schornsteine, sowohl an Backbord als auch an Steuerbord. Der Drilling kann nach außen gedreht werden, um Mark 46-, Typ-97- oder Typ-12-Torpedos mit Druckluft auszustoßen. Dies geschieht je nach Einstellung mit 10–126 bar. Die Rohre des Werfers bestehen aus Kunststoff, die Masse einer Einheit beträgt etwa eine Tonne.
Beide Schiffe verfügen über das Aegis Führungs- und Waffeneinsatzsystem (Combat Direction System – CDS). Dieses System führt alle Sensoren und Effektoren der jeweiligen Einheit zu einem Netzwerk zusammen, sodass Flugabwehr (AAW), Überwasserkampf, U-Boot-Jagd (ASW), EloKa (EW), Navigation und Kommunikation von einem Rechnerverbund ausgeführt werden.
Zur Luftraumüberwachung dient das AN/SPY-1D(V)-Radar, das aus vier großen flachen Phased-Array-Antennen, verteilt um den Brückenaufbau, mit passiver elektronischer Strahlschwenkung besteht und den Luftraum um das Schiff permanent überwacht. Zur Feuerleitung und der Flugkörpersteuerung wird hauptsächlich das SPY-1 verwendet, erst im Endanflug werden dazu auch die drei Feuerleitgeräte AN/SPG-62 eingesetzt, von denen zwei nach achtern und eines nach vorn gerichtet ist.
Des Weiteren sind die Schiffe mit dem OPS-28E-Radar (durch AN/SPQ-9B ersetzt), OPS-20C-Navigationsradar und einem System für den elektronischen Kampf (EW) NOLQ-2ECM/ESM ausgestattet. Zur U-Boot-Jagd wird ein Bugsonar des Typs OQQ-102 und ein Schleppsonar Typ OQR-2 verwendet.
Bordhubschrauber
Ebenso wie bei anderen großen Einheiten der JMSDF dient ein Bordhubschrauber der Bekämpfung von U-Booten und für Verbindungsaufgaben. Hierfür kann ein Hubschrauber vom Typ Mitsubishi SH-60K mitgeführt werden. Der Bordhubschrauber wird mit Hilfe einer Verfahranlage automatisch vom Helipad in den Hangar und umgekehrt verfahren.
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