当時建造が進められていた八八艦隊計画艦にあわせ、36ノットという航速性能を誇る。艦尾に機雷投下装置を持つが、これは艦隊決戦時に敵艦隊の進路前方に投下・敷設する為のものである。
本級をはじめ、日本海軍の個の時期に軽巡は14cm砲単装砲を主砲として多用している。これは本来15.5cm砲が列国の標準であったのに対し、日本人の体格の問題から15.5cm砲弾では装填する際に重過ぎるとのことから14cm砲が採用された。以後、5,500t級軽巡の標準砲となる。
本級にあって、最大の特徴は３・４番艦の北上と大井であろう。この２隻は４連装魚雷発射管１０基４０本（片舷20射線）の雷撃力である。重雷装艦として改装されたこの２隻は艦隊決戦において、非常に期待されていた。しかし開戦後は雷撃の機会も無く、魚雷発射管を撤去して高速輸送艦とて活躍した。最後、北上は人間魚雷回天を塔載艦として終戦を迎えている。
| 球磨級の要目 | （新造時） | （開戦時 球磨・多摩・木曽） | （開戦時 北上・大井） | ||
| 基準排水量 | 5,170ｔ | 5,860t | |||
| 全長（Ｌ） | 162.1m | ||||
| 水線長（Ｗ．Ｌ） | 108.5m | ||||
| 最大幅（Ｂ） | 14.2m | ||||
| 主機 | 技本式ギヤードタービン４基４軸 90，000馬力 |
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| 速力（Ｋ．ＮＴ） | 36ノット | 33ノット | |||
| 航続力 | 14ノット/5,000海里 | ||||
| 武装 | 主砲 | 14㎝単装砲*７門 | 14㎝単装砲*４門 | ||
| 魚雷 | 53㎝連装発射管*４基 | 61㎝４連装発射管*10基 | |||
| 高角砲 | ８㎝単装高角砲*２門 | ||||
| 機銃 | 25㎜連装機銃*２基４門 | ||||
| 同型艦 | ２隻 球磨・多摩・北上・大井・木曽 | ||||
（各艦の戦歴）
