1911年9月底，提尔皮茨陪同威廉二世到东普鲁士进行一年一度的皇室围猎。在远离柏林烦杂政治事务的清静环境下，提尔皮茨向威廉二世介绍了代号“多拉”的新式战列舰的方案，两套方案均采用类似的舰体的设计，基准排水量均为28250吨，副炮为14门150毫米炮，另有10门88毫米防鱼雷艇炮，采用传统的三轴推进，中央轴为柴油机动力，用以增加续航力，动力系统还备有高效冷却装置。喜好大型军舰的威廉对此很感兴趣，要求提尔皮茨提供更详细的设计结果。年底，提尔皮茨又向威廉二世介绍了两个初步设计，第一个采用5座SM 350毫米/L45炮塔，排水量29000吨，单舰预算造价五千九百七十万帝国马克，第二个采用4座400毫米炮塔，排水量超过29000吨，造价不低于六千万帝国马克。
昂贵的造价使好大喜功的威廉二世也不得不慎重考虑。他向提尔皮茨提出反建议，认为4座380毫米炮塔的战列舰具有最优的性价比。这与在新舰设计中主张不过分增加技术与资金难度的提尔皮茨不谋而合。1912年1月6日，威廉二世决定采用排水量28100吨，安装8门380毫米/L45炮，预算造价五千七百五十万帝国马克的最终方案。这样，提尔皮茨巧妙的利用德皇的权威和对军舰的浓厚兴趣，争取到了自己中意的方案，后来证明，这个选择是完全正确的。
曾经有资料称德国是因为英国海军开工了安装381毫米主炮的伊丽莎白女王级才决定建造380毫米主炮战列舰。这是个误解，当德国舰队舰艇设计部长布鲁克纳于1912年1月6日接到设计命令时，他还根本不知道伊丽莎白女王级的存在，更别提详细的技术指标辆，其实伊丽莎白女王级在10个月后才动工兴建。1月16日，德国海军部召开了1913型战列舰技术会议，正式开始军舰的初步设计。后来提尔皮茨获知伊丽莎白女王级的情况后说道：“我们获知英国人增加了军舰的火力和装甲厚度时，我们决定在1912-13年间开工的战列舰主炮口径从305毫米直接放大到380毫米。没想到英国人竟与我们的思路完全一样，也装备了同样口径的大炮来打击我们。”6月底，提尔皮茨向德皇威廉二世展示了新战列舰的1：200设计草图，并受到皇帝的好评。
1912年9月30日，威廉二世正式签署命令从12月20日起为建造T号和“瓦尔特”号替代舰、实为建造巴伐利亚级战列舰计划拨款。为了在外交上争取优势和保密，德国海军将新开工的大型军舰冠以某某替代舰的保密代号，使外界误认为德国海军为替代退役军舰才开工新舰，掩饰了德国海军扩军的真实企图。
德国海军部按惯例进行了招标。东部但泽市的腓特烈大帝造船厂开出了1727万帝国马克的建造费用，工期36个月。汉堡的伏尔锵船厂和布隆-福斯造船厂、基尔的霍瓦尔德船厂以及布莱梅的维泽尔船厂给出的工程费用是2060万帝国马克。最终腓特烈大帝造船厂、伏尔锵船厂和霍瓦尔德船厂竞标成功。1913年6月29日，克虏伯和德国政府投资的大型造船厂克虏伯-德意志船厂在基尔竣工，并很快夺取了1艘巴伐利亚级舰的建造合同。巴伐利亚级战列舰计划建造4艘，实际开工4艘竣工2艘。
“巴伐利亚”号和“巴登”号的开工典礼于1913年9月20日和9月22日举行，但是由于船体材料的供应跟不上进度，实际动工日期要晚几个月。有些资料把这个日期当做两舰的开工日期，其实是不对的
巴伐利亚级沿用了德国大型军舰的长首楼舰型,首楼一直延伸至C炮塔处。巴伐利亚级战列舰从上至下依次是上甲板、副炮甲板、中甲板、装甲甲板、第一平台甲板、第二平台甲板和底舱板，共7层甲板。舰首有30-300毫米厚的破冰加强筋，舰体从前到后共设145个肋骨站，分成16个主横隔舱，舰体内有6道主纵隔壁将舰内空间分割为各水密舱室，船底为双重底结构，占舰体全长的88%。
巴伐利亚级乘员组编制1158人，其中包括军官32人，军官候补生4人，军官见习学员33人，士官和水兵1083人，另有主厨3人和餐厅勤务兵3人。除此之外，舰上还有1个54人的预备军官队和118名机动替补人员。“巴登”号担任公海舰队旗舰时，舰上还增加了1个117人的司令部编制，包括舰队司令，17名军官及其他人员。这样旗舰“巴登”号上一共有1393人，仅有舰队司令拥有1个约60平米的独立舱室。
巴伐利亚级是第一级采用了三足主桅的德国战列舰。这是因为海上交战距离的不断增加，用于了望和修正炸点的观察哨的位置也必需随之上升。德国战列舰传统的单柱桅虽然具有结构简单重量轻的优点，但抗振性和抗损性差，易产生摇动，无法在其上布置较多的设备。英国已经开始在战列舰和战列巡洋舰上配备中央火力控制系统，德国也要求为巴伐利亚安装同类系统。不难想象，火控系统的瞭望台要比只能占几个瞭望手的平台重的多，而且要求更好的稳定性还需要一定的装甲防护。巴伐利亚级的强力三足桅保证可以在顶部布置了望所，主桅钢管直径900毫米，斜支架钢管直径800毫米，水线至桅顶高达66.02米，水线至天线高66米，至了望所高35米，至桁架高32米。由于三足桅占地面积大，烟囱不得已向后挪了4.2米。
