Все американские тяжелые крейсера были вооружены 8-дюймовыми морскими орудиями с длинной ствола 55 калибров разных моделей. Сначала орудия размещали в казематах, затем в башнях. Крейсера типа «Пенсакола» были вооружены десятью 8-дюймовыми орудиями, установленными в четырех казематах крайне необычного вида — один каземат на два орудия над казематом на три орудия впереди и сзади. Более поздние крейсера «Нортхэмптон», «Портлэнд» и «Нью Орлеан» были вооружены девятью орудиями калибра 8 дюймов каждый в трех казематах по три орудия. Вспомогательная артиллерия состояла из восьми 5-дюймовых (127 мм) пушек с длиной ствола в 25 калибров. Эти орудия предназначались для отражения воздушного нападения и обстрела берега с небольших дистанций. После вступления США во Вторую мировую войну, на крейсерах установили дополнительное зенитное вооружение. Сначала такими средствами ПВО стали пулеметы Браунинг М2 калибра 12.7 мм. Пулеметы ставили в районе мостика. Пулеметы оказалась неэффективными, после чего на смену пулеметам пришли счетверенные 28-мм (1.1 дюйма) автоматические пушки. С появлением 20-мм Эрликонов, на крейсерах стали монтировать Эрликоны. 28-мм пушки не отличались стабильностью в стрельбе и требовали интенсивною технического обслуживания. «Чикагские пианино» заменили счетверенными и спаренными автоматическим пушками Бофорс калибра 40 мм. Крейсера типов «Пенсакола» и «Нортхэмптон» вооружены 533-мм торпедными аппаратами — по два трехтрубных аппарата на каждом корабле. Торпедные аппараты были установлены на верхней палубе в средней части корпуса по бортам надстройки. В начале войны с крейсеров торпедные аппараты демонтировали.
«Вашингтонские» крейсера несли по две авиационных катапульты каждый, катапульты монтировались в средней части корабля. Катапульты выстреливали гидросамолеты — разведчики. Крейсера типа «Пенсакола», «Нортхэмптон» и «Портленд» несли по одному крану, предназначенного для подъема и спуска гидропланов, на крейсерах типа «Новый Орлеан» стояло по два таких крана. Во время войны в целях экономии массы с «Нью Орлеанов» демонтировали правые краны и левые катапульты. Экономить массу приходилось в силу необходимости монтажа на кораблях радиолокаторов.
