„Posen” był uzbrojony w dwanaście dział kal. 28 cm SK L/45 umieszczonych w sześciu dwudziałowych wieżach, z zapasem 900 jednostek amunicji. Ponieważ siłownia okrętowa, z dużymi wertykalnymi maszynami parowymi zajmowała dużo miejsca na śródokręciu, wieże ustawione były w nietypowej, heksagonalnej konfiguracji: po jednej na pokładzie dziobowym i rufowym, oraz po dwie na każdej z burt na śródokręciu. Artyleria średniego kalibru składała się z dwunastu dział kal. 15 cm SK L/45 z zapasem 1800 pocisków, umieszczonych po sześć na burtę w kazamatach na pokładzie bateryjnym na śródokręciu, przy czym trzy z każdej burty mogły prowadzić ostrzał w kierunku dziobu, a trzy w kierunku rufy. Do zwalczania mniejszych jednostek przeznaczone było początkowo 16 dział kal. 8,8 cm SK L/45 z zapasem 2400 jednostek amunicji, z których 12 umieszczono w kazamatach: cztery na dziobie i cztery na rufie na pokładzie bateryjnym, cztery w dziobowej nadbudówce, zaś ostatnie cztery na odkrytych stanowiskach na nadbudówce rufowej. W 1915 zdjęto dwa z nich, instalując w zamian na pokładzie ochronnym dwa działa przeciwlotnicze kal. 8,8 cm L/45 C/13. Na przełomie lat 1916 i 1917 zdemontowano wszystkie pierwotne działa 8,8 cm, dodając jeszcze dwa działa przeciwlotnicze tego samego kalibru.