Из двух палуб верхняя предназначалась для разрыва снарядов, в то время как вторая (особенно в районе машинного отделения) служила для защиты от проникновения осколков. Этот способ бронирования был выбран как основной, благодаря чему в Ютландском бою машинная установка линейного крейсера повреждений не имела, несмотря на многочисленные попадания в корабль.
Однако палубное бронирование «Инвинсибла» в среднем было немного толще, чем у «Фон-дер-Танна». Вероятно, в этом играло свою роль различное понимание предполагаемых дистанций ведения боя. В Германии были уверены, что ввиду преобладания ограниченной видимости в Северном море стрельба на дистанции, большие чем 10 000-12 000 м, возможна крайне редко. В Англии, прежде всего первый лорд Адмиралтейства Фишер, отстаивали большие дистанции, которые при превосходстве в скорости каждый корабль мог выбирать произвольно, исходя из того, что «скорость лучшая защита». Обеим точкам зрения опыт войны мог представить противоположные примеры.
Плоская часть бронированной палубы была расположена на уровне средней палубы за главным 25-мм броневым поясом со скосами толщиной 50 мм. В носовой части она была плоской (толщиной 50 мм) на уровне нижней палубы и располагалась ещё ниже в корме, где её толщина составляла 80 мм в плоской части с двумя 25-мм скосами. Главная палуба имела толщину 25 мм над главным поясом за пределами батареи. Верхняя палуба имела толщину 25 мм над батареей, в то время как палубу полубака усилили до 23 мм вокруг носового барбета.
При проектировании и постройке крупных немецких кораблей подводную защиту очень тщательно продумали, и она превосходила подобную защиту своих потенциальных противников. Основу подводной защиты крупных немецких кораблей составляла противоторпедная переборка.
Противоторпедная переборка толщиной 25-30 мм имела такую же длину, что и главный броневой пояс и проходила на расстоянии 4 м от борта. Пространство между ними было разделено ещё одной более тонкой продольной переборкой приблизительно пополам. Внешняя часть оставалась пустой, а внутренняя была заполнена углем. В этом заключалась обычная немецкая система подводной защиты, и против минного и торпедного оружия периода 1914-18 гг. она оказалась достаточно эффективной.
На корабле в десяти котельных отделениях, расположенных попарно пятью эшелонами, было установлено 18 котлов Шульце-Торникрофта (немецкий военно– морской тип) с тонкостенными трубками малого диаметра и площадью нагрева 10 405 кв.м, обеспечивающими давление пара 16 кгс/кв.см. В двух передних котельных отделениях размещалось по одному котлу, а в остальных по два.