거북선(龜船)의 구조는 선상(船上)을 대판(大板)으로 덮고 판상(板上)에는 좁은 십자로를 만들어 사람이 다닐 수 있도록 하고 모두 송곳으로써 이를 덮어 사방에 발을 붙일 수 없게 하였다. 이물의 용 머리와 고물의 거북 꼬리에는 총안을 만들어 대적 공격을 가능하게 하였으며 적을 만났을 때에는 곧 지붕을 덮고 송곳으로 에워싸서 선봉을 설 수 있게 하였다. 또 적선에 오르고자 할 때에는 송곳을 떼게 되었으며 적선에게 포위당하면 일시에 발사할 수 있는 구조였다고 한다. 《충무공전서(忠武公全書)》. 귀선도안설(龜船圖按說)에 따르면 저판(底板)은 널판 10장을 이은 것으로 길이가 64자 8치, 뱃머리의 너비 12자, 배허리의 너비 14자 5치, 배꼬리의 너비 12자 6치이고, 좌우현의 판은 각각 널판 7장을 이은 것으로 높이 7자 5치, 맨 아래 널은 길이가 68자로 그 위의 널은 길이를 차례로 더하여 맨 위의 널은 길이가 113자에 두께가 4치였다고 하였다. 또 노판은 널 4장을 연이어 높이가 4자이고 유판(釉板)은 널 7장을 붙여 그 높이 7자 5치, 윗너비 14자 5치, 밑너비 10자 6치였다고 한다. 선체의 좌우에는 각각 22개의 포혈(砲穴)과 12개씩의 출입문이 있었다. 선내의 왼편 포판 위에는 함장실이 있고, 오른쪽 포판 위에는 장교실이 있으며 좌우 포판 아래에는 24개의 방을 두어 철물고·무기고·사병 휴게실 등으로 썼다. 배의 좌우에는 10개씩의 노가 있어 이것으로 운행하기 때문에 그 속력이 매우 빨랐다 한다. 내부는 2층 구조로 내부에는 대포가 있는 층과 노를 젓는 층으로 나누어져 있다고 한다. 그리고 그 밑으로는 물이 찰 수 있는 창고가 있는데 이것은 물을 채우고 양수기로 물을 뺐을 것으로 보이나 확실치 않으며 3층 구조로 되어 있다는 학설도 있다. 공격력은 전후좌우로 화포가 설치되었고, 용머리에도 화포가 설치되었다. 또한 배 아래쪽에 용 모양을 한 충각전술용 돌기가 설치되었다. 이로써 거북선은 함대의 선두에서 적진을 돌파하는 돌격선 역할을 맡았다. 이러한 거북선의 역할은 현대전에서 전차의 역할에 비견할 수 있다. 그리고 물창고에 물을 채우고 배를 가라앉힌 다음 돌기로 배를 들이 받는 공격도 했을 것으로 보인다. 대포가 설치된 선창의 아래층에는 노와 격군이 배치되었다. 격군은 노를 젓는 승무원을 가리키던 말이다. 보통 좌우 각각 10착(捉, 노의 단위)이 배치되고 1착의 노에 4명씩의 격군이 배치되어 사공(沙工)·무상(舞上)이 각각 1명씩 배치됨으로 82명이 한조를 이루었다. (비변사 등록 인조 20년 3월 5일의 기록) 이 법제는 임진왜란 이후 계속 써 왔으며 배의 크기나 무게도 그리 변하지 않았다. 배 밑 부분은 평평한 형태인 평저형이기 때문에 한반도의 남해, 서해와 같은 조수간만의 차가 심한 곳에서 기동하기에 알맞았으며 이동 중에도 급속으로 180도 회전이나 좌 우측으로 방향 전환이 가능했다. 이 덕분에 학익진과 같은 다양한 해상의 기동 진법을 자유롭게 펼칠 수 있었다.