Пояс был набран из плит разной толщины (как это практиковалось на британском флоте), изготовленных из цементированной крупповской стали (КС). Крупповская броня была вязкой с внутренней и закаленной с наружной поверхности. Наружная поверхность броневой плиты подвергалась сначала цементации (то есть насыщению поверхностных слоев стали углеродом при температуре 900-950° с целью повышения твердости), а затем закалке с последующем высоким отпуском. Такая термическая обработка позволяла плитам сопротивляться удару снаряда, вызывая его разрушение, и в то же время не раскалываться, благодаря довольно мягкой основе.
Вертикальный броневой пояс состоял из двух отдельных поясов — 10-дюймового (254 мм) главного, защищавшего ватерлинию до уровня средней палубы и 8-дюймового (203 мм) верхнего, прикрывавшего корпус корабля от средней до главной палубы. Общая высота главного броневого пояса составляла 6 футов и десять дюймов (2,083 м) из них 2 фута и шесть дюймов (0,762 м) возвышалось над водой при нормальном водоизмещении. В нижней части главного броневого пояса 254-мм плиты имели утончение до 203 мм. Главный броневой пояс имел продолжение в носовую часть (той же высотой) - сначала толщиной 7 дюймов (178 мм) и протяженностью 33 фута (10,06 м), затем толщиной 2,5 дюйма (64 мм) от концевой поперечной переборки до форштевня. В кормовую часть 254-мм броневой пояс (той же высоты) протянулся вплоть до ахтерштевня толщиной 2,5 дюйма (64 мм).
Выше главного пояса располагался верхней 8-дюймовый (203-мм) броневой пояс, который по протяженности был таким же, как и 10-дюймовый (254-мм) пояс, а по высоте - от уровня средней до уровня главной палубы. Носовая и кормовая оконечности верхнего пояса по распределению и толщине бронирования и протяженности были такими же как и оконечности главного пояса. Броневые плиты укладывались на тиковую подкладку и крепились к корпусу броневыми болтами.
Вертикальное бронирование "Нептуна" вновь повторяло главный недостаток, который был присущ броневой защите "Дредноута" и его прямым наследникам, - линейным кораблям типа "Беллерофон" и "Сент-Винсент" — отсутствию верхнего броневого пояса (между главной и верхней палубами), которое являлось серьезным просчетом. По сути, эта часть надводного борта, которую прикрывала лишь бортовая 13-мм стальная обшивка, была самым уязвимым местом для любых фугасных снарядов противника и представляло большую опасность для корабля в случае попаданий (и последующих разрушений), поскольку проникшая вода могла затопить значительный объем корпуса выше броневой палубы, что вызвало бы потерю остойчивости.
Линейный корабль "Нептун". 1911 г.
(Продольный разрез и планы палуб с указанием бронирования) Из книги О. Parkes British Battleships. London. 1966.
Броневую цитадель от продольного огня прикрывали носовой и кормовой броневые траверзы, которые в плане были наклоненными внутрь, и располагались от концевых носовой и кормовой кромок 254-мм и 203-мм поясов к наружной поверхности концевых барбетов орудийных башен "А" и "У". Траверзы по высоте имели переменную толщину бронирования: носовой траверз, ограничивавший главный пояс - 4 дюйма (102 мм), кормовой- 8 дюймов (203 мм); носовой траверз, ограничивавший верхний пояс - 5 дюймов (127 мм), кормовой - 9 дюймов (229 мм).
Носовая наружная переборка, закрывавшая оконечности 178-мм участка главного броневого пояса, по высоте располагалась между нижней и верхней палубами, причем толщина бронирования (как и главных переборок) была переменной: от уровня нижней палубы до уровня главной - 127 м, от уровня главной палубы до уровня верхней - 102 мм.
За главным броневым поясом размещались продольные противоторпедные переборки правого и левого борта, поднимавшиеся от настила второго дна до броневой палубы. Материалом для изготовления переборок служила "мягкая" броневая сталь с добавлением никеля.
Продольные переборки протянулись от носового до кормового броневых траверзов и имели толщину: от 1 до 3 дюймов (25,4 мм-76,2 мм) вдоль погребов носовой и средних башен; от 1 и 1/4 до 2 дюймов (32 мм-51 мм) вдоль погребов кормовых башен; от 1,1/2 до 2 дюймов (38-51 мм) вдоль машинного и котельных отделений.
Критики "Нептуна" относились негативно к 254- мм защитному поясу нового линкора, который был тоньше 280-мм пояса "Дредноута", а уж тем более 305-мм главного пояса "Лорда Нельсона" и был серьезным шагом назад в системе вертикального бронирования корабля. Также критике подвергалась старая практика набора бортового бронирования линкора из плит разной толщины, поскольку в полном грузу (с полным запасом топлива и воды) 254-мм пояс полностью уходил под воду и живучесть корабля, в этом случае, зависела только от 203-мм броневого пояса, который частью также оказывался под водой. Кроме этого главный броневой пояс "Нептуна" никак нельзя было назвать "адекватным" 11-дюймовым, а уж тем более 12-дюймовым германским снарядам, выпускаемым с расстояния 11000 ярдов (10000 метров), не говоря уж о более близкой дистанции, например, 8000 ярдов (7280 м), хотя создатели проекта "Нептуна" рассчитывали толщину бронирования исходя именно из этого расстояния.
Носовая боевая рубка, размещенная на палубной надстройке, в плане имела форму усеченного овала, со слегка срезанной передней стенкой. Передняя и боковые стенки рубки покрывались броневыми плитами толщиной 11 дюймов (280 мм), задняя стенка имела толщину бронирования 8 дюймов (203 мм), крыша - 3 дюйма (76 мм), пол-2 дюйма (51 мм). С находившимся под броневой палубой нижним командным постом (НКП) боевую рубку связывали коммуникационные линии, заключенные в броневую трубу диаметром один метр, толщина стенок которой до главной (верхней броневой) палубы составляла 5 дюймов (127 мм), ниже (до командного поста) - 3 дюйма (76 мм). Внутри коммуникационной трубы находился аварийный трап, по которому можно было спуститься из боевой рубки в НКП. Носовой корректировочный пост, примыкавший сзади к боевой рубке, был защищен со всех сторон 3-дюймовыми (76 мм) плитами. Крыша рубки корректировочного поста была покрыта двухдюймовой (51-мм) броней.
На "Нептуне" кормовая боевая рубка отсутствовала. Вместо нее на верхнюю платформу кормовой надстройки, позади треногой грот-мачты, установили бронированную рубку (круглую в плане), выполнявшую функцию сигнальной и управления торпедной стрельбой. Стенки рубки и крыша защищались полуторадюймовыми (38-мм) броневыми плитами.
Башни главного калибра линкора "Нептун" по своей конструкции и бронированию были такими же, как и на предыдущих кораблях типа "Сент-Винсент". В лобовой части и с боков орудийные башни защищались броневыми плитами толщиной 11 дюймов (280 мм), задняя стенка, игравшая также роль противовеса, была толщиной 8 дюймов (203 мм). Плоская и наклонная части крыши имели толщину бронирования соответственно 3 дюйма (76 мм) и 4 дюйма (102 мм), не прикрытый барбетом пол башни защищался 2-дюймовыми (51-мм) плитами. Вся броня башен крепилась броневыми болтами.
Барбеты башен главного калибра бронировались только выше броневой палубы и состояли из двух колец. Нижнее кольцо - от броневой до главной палубы - имели толщину 5 дюймов (127 мм), верхнее кольцо, располагавшиеся выше главной палубы было существенно толще-9 дюймов (229 мм). Исключение составляли боковые поверхности верхнего кольца двух средних барбетов, толщина бронирования которых была увеличена до 10 дюймов (254 мм).
Вся броня орудийных башен главного калибра и их барбетов изготовлялась из крупповской цементированной стали (КС).
Горизонтальная защита "Нептуна" не несла никаких новаторских идей после постройки "Дредноута" и состояла из двух броневых палуб - верхней и главной (броневой), ограничивавших по высоте 203 мм броневой пояс. Верхняя броневая палуба "Нептуна", расположенная на уровне главной палубы, простиралась от носовой 102-мм броневой наружной переборки до 229-мм броневого кормового траверза. Она была равномерно бронирована сталеникелевыми плитами толщиной 1,25 дюйма (32 мм) и крепилась к бимсам броневыми болтам. Основное назначение верхней броневой палубы было инициирование взрывателей снарядов противника, с тем, чтобы взрыв происходил выше главной броневой палубы.
Главная броневая палуба, расположенная на уровне средней палубы, простиралась от наружной поверхности носового барбета башни "А" до наружной поверхности кормового барбета башни "У". Толщина броневых плит, покрывавших палубу и скосы (опускающиеся до нижней кромки 254-мм броневого пояса) составляла 1,75 дюйма (45 мм). Палуба находилась примерно на уровне двух футов и девяти дюймов (838,6 мм) над нормальной ватерлинией и если учесть, что при полном водоизмещении главный (254-мм) и часть верхнего (203-мм) броневого пояса уходили под воду, то любое повреждение броневой палубы, также находящееся в этом случае ниже поверхности воды, могло вызвать серьезные последствия.
Нижняя палуба была забронирована в носовой части от 102-мм броневого траверза до форштевня полуторадюймовыми (38-мм) плитами, в кормовой части от 203-мм броневого траверза до ахтерштевня трехдюймовыми (76,2-мм) плитами, прикрывавшими румпельное отделение.
