Als Schlachtschiffe werden schwer gepanzerte Großkampfschiffe des ausgehenden 19. und des 20. Jahrhunderts bezeichnet. In Deutschland wurden diese Kriegsschiffe bis zum Ende des Ersten Weltkrieges als Linienschiffe bzw. Großlinienschiffe bezeichnet. In anderen Sprachen werden Schlachtschiffe zum Teil auch noch heute als Panzerschiffe bezeichnet (frz. cuirassé, ital. corazzata, span. acorazado, poln. pancernik). Mit der Einführung des Einheitskalibers in der Royal Navy (Dreadnought) setzte sich vor allem im angloamerikanischen Sprachgebrauch, aber auch in der k.u.k. Kriegsmarine, die Bezeichnung „Schlachtschiff“ (englisch battleship) als Typenbezeichnung durch. Sie erlebten ihre Blütezeit in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts. Mit dem Aufkommen des Flugzeugträgers und der Entwicklung von modernen Waffen wie Lenkflugkörpern verloren sie ihre Bedeutung.
Die ersten Vorgänger der Schlachtschiffe wurden gegen Mitte des 19. Jahrhunderts gebaut. Durch die Entwicklung der modernen Geschützgranate 1822 durch Henri Paixhans wurde es nötig, die Rümpfe der Segelschiffe mit Eisenplatten zu versehen. Gleichzeitig wurden die Schiffe mit der Einführung des Dampfmaschinenantriebs unabhängig vom Wind. Die Überlegenheit gepanzerter Schiffe wurde erstmals während des Krimkriegs 1855 mit französischen Schwimmenden Batterien für die ganze Welt erkennbar.
Die starke Konkurrenz unter den großen Seestreitmächten, allen voran Großbritannien und Frankreich, brachte im Zeitalter der Industrialisierung zahlreiche neue Erfindungen und Verbesserungen in der Seekriegsführung hervor. Darunter die Verbesserung des Antriebs durch Verbunddampfmaschinen sowie die Einführung von Hinterladergeschützen.
Ab den 1870er-Jahren gingen fast alle Marinen der Welt, allen voran des Vereinigten Königreichs, Frankreichs, Deutschlands, Russlands und Italiens, dazu über, gepanzerte Linienschiffe mit Geschütztürmen zu bauen. Außerdem verzichtete man auf die frühere Takelage, da diese zu erheblichen Nachteilen sowohl im Kampf als auch in der Navigation führte. Zugleich unternahmen zunächst Frankreich und Großbritannien den Versuch, mit der Verwendung von Verbundstahl die Panzerung zu verbessern. So gut wie alle dieser Pre-Dreadnoughts oder Einheitslinienschiffe wurden von Verbunddampfmaschinen angetrieben, die ab Mitte der 1890er-Jahre mit Dampf aus Wasserrohrkesseln versorgt wurde. Bis etwa um 1900 stieg die Wasserverdrängung der meisten dieser Schiffe auf bis zu 16.000 t an. Dabei erreichten sie meist eine Höchstgeschwindigkeit von etwa 18 Knoten, waren etwa 125 bis 130 Meter lang und hatten eine Besatzung von etwa 600 bis 880 Mann.
Der Fortschritt bei der Entwicklung der Schiffsartillerie zu Beginn der 1900er-Jahre führte immer mehr dazu, dass die effektiven Schussreichweiten auf bis zu 5.500 m stiegen. Dies zwang die Geschützmannschaften dazu, den Einschlag der Granaten abzuwarten, um die Distanz zum Ziel zu ermitteln. Durch den Einsatz von diversen Waffen mit kleinerem Kaliber wurden jedoch beim Einschlag ins Wasser so große Fontänen erzeugt, dass mögliche Treffer der größeren Geschütze dadurch verdeckt wurden. Daher stand man vor der Wahl, das Feuer der kleineren Geschütze zurückzuhalten, womit der Nutzen ihrer schnelleren Feuerrate verloren ging, oder es konnte nicht abgeschätzt werden, durch wen ein Einschlag verursacht wurde, was die Entfernungsmessung und das Anvisieren schwieriger machte.
1903 veröffentlichte der italienische Admiral und Marineingenieur Vittorio Cuniberti in Jane’s Fighting Ships einen Artikel, in dem er das Konzept eines neuartigen Großkampfschiffes vorstellte. Dieses Schiff sollte eine einheitliche Bewaffnung von zwölf 305-mm-Geschützen, eine Verdrängung von 17.000 tn.l., 305 mm Panzerung und eine Geschwindigkeit von 24 Knoten aufweisen. Die Royal Navy, die kaiserliche japanische Marine und die United States Navy erkannten diese Probleme bereits vor 1905. Die Royal Navy änderte die Konstruktion der Schlachtschiffe der Lord-Nelson-Klasse, um eine sekundäre Bewaffnung mit 230-mm-Geschützen einzubauen, die auf größere Entfernungen schießen konnten als die 150-mm-Geschütze älterer Schiffe. 1904 begann die US-Navy mit dem Bau von Großkampfschiffen mit Einheitskaliber und 1905 folgten die Japaner mit der Satsuma-Klasse. Erst die Dreadnought, die im Februar 1906 vom Stapel lief, war jedoch das erste fertiggestellte Schiff, das alle anderen Schiffe über Nacht obsolet machte. Durch Verbesserungen in der Antriebstechnik – unter anderem die Erfindung der Dampfturbine durch Charles Algernon Parsons – konnten die bisher genutzten Kolbendampfmaschinen durch wesentlich effizientere Maschinen ersetzt werden. Die Geschwindigkeit konnte auf bis zu 23 Knoten angehoben werden. Eine weitere Neuerung gegenüber älteren Entwürfen war die Konstruktion des Drillingsturms, der etwa ab 1909 Einzug in den Kriegsschiffbau hielt und zunächst vor allem in der italienischen (Conte-di-Cavour-Klasse), der russischen (Gangut-Klasse) und der k. u. k.-Marine (Tegetthoff-Klasse) Verwendung fand.
In den Folgejahren bis zum Ersten Weltkrieg wurde der Bau dieser neuen Großkampfschiffe, besonders in Deutschland (wo diese Schiffe auch als Großlinienschiffe klassifiziert wurden) und Großbritannien im Rahmen des etwa um 1900 aufgekommenen deutsch-britischen Flottengegensatzes, vorrangig forciert. So baute Deutschland zwischen 1908 und 1911 sieben und das Vereinigte Königreich elf neue Schlachtschiffe. Auch andere Marinen, wie die der Vereinigten Staaten und Japans, Frankreichs und Italiens, begannen verstärkt mit der Indienstnahme von Großkampfschiffen. Selbst kleinere Marinen, wie etwa die brasilianische (Minas-Geraes-Klasse), die chilenische (Almirante Latorre) oder die argentinische (Rivadavia), begannen mit der Indienststellung von Dreadnoughts; in allen drei Fällen wurden die Schiffe allerdings im Ausland in Auftrag gegeben (im Falle der Almirante Latorre wurde das Schiff erst nach dem Ersten Weltkrieg ausgeliefert, da die Royal Navy das Schiff bei Kriegsausbruch 1914 kurzerhand angekauft und als HMS Canada selbst bis 1920 genutzt hatte). Einen besonderen Weg, bedingt durch ein geringes Budget, ging die spanische Marine, die mit den drei Dreadnoughts der España-Klasse einen Typ schuf, der einerseits zwar eine schwere Bewaffnung (acht 305-mm-Geschütze) führte, aber andererseits mit einer maximalen Verdrängung von etwa 15.800 tn.l. kaum größer als die früheren Einheitslinienschiffe war. Allerdings waren der Panzerschutz und der Schutz gegen Unterwassertreffer bei diesen Schiffen sehr schwach. Der Nachteil dieser Schiffe war, dass sie einerseits sowohl im Bau als auch im Unterhalt extrem kostspielig waren (ein Dreadnought-Schlachtschiff kostete im Bau im Durchschnitt etwa zweieinhalb mal so viel wie ein älteres Einheitslinienschiff) und andererseits, dass sie gegenüber Unterwassertreffern nach wie vor eklatante Schwächen aufwiesen. Der Untergang des britischen Schlachtschiffes HMS Audacious 1914 nach nur einem Minentreffer zeigte dies auf eindrückliche Weise.
Bekannte Vertreter dieser Dreadnought-Ära waren etwa die US-amerikanische Texas von 1911, die zehn 356-mm-Geschütze führte, die deutsche Friedrich der Große von 1912, die französische Courbet (1911), die britische Iron Duke aus dem Jahre 1912 oder die russische Imperatriza Marija (1913). Die Länge dieser Schlachtschiffe betrug etwa 170 Meter.
Diese Schiffe bildeten den Kern der Kriegsflotten im Ersten Weltkrieg. Durchschnittlich verdrängte ein Dreadnought-Schlachtschiff im Ersten Weltkrieg etwa 26.000 ts und hatte eine Besatzung von bis zu 1400 Mann. Die Anzahl der schweren Geschütze schwankte zwischen zehn und vierzehn, wobei das Kaliber zumeist zwischen 280 mm und 356 mm lag. Ferner befand sich meistens noch eine Mittelartillerie aus acht bis 14 Kasemattgeschützen an Bord, deren Kaliber zwischen 102 mm und 152 mm gewählt war. Durchschnittlich wurde im Ersten Weltkrieg mit der schweren Artillerie der Schiffe etwa auf eine Distanz von rund zwölf bis 15 Kilometern gekämpft, wobei es gleichwohl auch Ausnahmen gab: so bekämpften sich beispielsweise 1916 im Schwarzen Meer das russische Schlachtschiff Imperatriza Marija und der deutsche Schlachtkreuzer Goeben während eines kurzen Zusammentreffens auf eine Entfernung von bis zu 24 Kilometern – ohne dass dabei allerdings ein Treffer erzielt wurde.