Бронирование линкоров типа «Кинг Джордж V» стало дальнейшим развитием схемы бронирования «всё или ничего», впервые применённой в Королевском флоте на линкорах типа «Нельсон». Однако, в сравнении с «Нельсонами», бронирование имело весьма существенные отличия. Британцы отказались от внутреннего наклонного расположения броневого пояса, применённого на «Нельсонах». Во-первых, их беспокоило то обстоятельство, что внешняя обшивка могла быть повреждена даже огнём эсминцев. Во-вторых, проведённые в 1930-х годах исследования показали, что при определённых условиях, снаряд может пройти внутрь корабля без встречи с наклонным броневым поясом и разорваться в погребах или машинном отделении.

На типе «Кинг Джордж V» броневой пояс размещался снаружи обшивки. Его длина составляла 126,5 метров и он полностью закрывал артиллерийские погреба и машинную установку, особенно с учётом того, что за цитаделью имелись пониженные участки пояса, закрывавшие артпогреба от попаданий на острых курсовых углах. Высота пояса составляла 7,16 метра, причём при нормальном водоизмещении, пояс уходил под воду на 3,66 метра.

В отличие от многих современных ему линкоров, где применялось вертикальное расположение цельных плит, «Кинг Джордж V» имел пояс, составленный из трёх рядов плит, но скрепленных очень жестко, при помощи шипов и пазов. При этом, «Кинг Джордж V» имел самый высокий броневой пояс из всех современников. Британская броня отличалась весьма высоким качеством и превосходила современную ей немецкую по сопротивляемости на 15-20 %. Пояс рассчитывался на противостояние снарядам калибра 381-мм на дистанциях от 12 300 для погребов и от 14 300 метров для энергетической установки. Его толщина колебалась от 381 мм в районе погребов до 356 мм в районе машинных отделений. Плиты нижнего ряда клинообразно утончались до 140 и 114 мм соответственно. Пояс замыкался траверзами, толщина которых варьировалась от 254 до 305 мм над броневой палубой, до 51 мм под ней. Толстой бронёй было прикрыто 70 % длины корабля, что превосходило показатели всех современников, кроме германских.

Главная броневая палуба накладывалась на верхнюю кромку броневого пояса и закрывала всё пространство цитадели, имея толщину от 127 мм над машинным отделением до 152 мм над артиллерийскими погребами. Палуба должна была противостоять 381-мм снарядам, на дистанциях 27 000 — 31 000 метров соответственно и 454-кг бронебойным бомбам, сброшенным с высот 3200-4500 метров. За пределами цитадели имелась нижняя броневая палуба, на уровне соединения среднего и нижнего ряда броневых плит пояса. Её толщина колебалась от 64 до 127 мм в носу, в корме толщина составляла 114 мм.

При защите артиллерии главного калибра британцы вернулись к казалось бы, устаревшему расположению броневых плит башен без рациональных углов наклона, полагая, что в бою на больших дистанциях наклонная броня не даёт преимуществ, но при этом гораздо сложнее в изготовлении. Вертикальная лобовая плита башен имела толщину 324 мм, боковые плиты — 224—174 мм, задняя плита 174 мм. Крыша защищалась плитой толщиной 149 мм. Бронирование барбетов башен было дифференцированным и колебалось от 280 мм на тыльных участках, до 343 мм на наиболее угрожаемых боковых. Защита универсальной артиллерии линкоров типа «Кинг Джордж V» оказалась крайне слабой — всего 25 мм. Фактически она пробивалась даже осколками крупных снарядов и не давала сколь-нибудь надёжной защиты. Впрочем, подобная ситуация была характерна для большинства линкоров постройки 1930-х-1940-х годов.

Сомнительным новшеством стал отказ от хорошо защищённой боевой рубки. Основываясь на опыте Ютландского сражения, британцы пришли к выводу, что она представляет собой слишком маленькую цель, и нет смысла расходовать на неё много брони. К тому же предполагалось, что при попаданиях в рубку приборы управления всё равно выйдут из строя, даже без пробития брони. В результате, броня рубки колебалась от 114 до 76 мм вертикальной брони и 51 мм горизонтальной. Такая защита не давала надёжной гарантии даже при попадании крупных осколков.