Le Temeraire est équipé de deux moteurs Humpreys & Tennant à vapeur à deux cylindres, chacun entraînant un arbre et développant un total de 7 697 chevaux impériaux (5 739,6519115687 kW). Le navire peut transporter un maximum de 629 tonnes de charbon. Le Temeraire est gréé comme une barque à deux mâts.
Son armement est en partie conventionnel, déployé sur le flanc, et en partie expérimental ; il est le premier navire britannique à être équipé de canons dans des barbettes situés sur la ligne médiane du pont supérieur. En effet, il est le premier navire britannique avec des barbettes de toute sorte. L'armement se compose de quatre canons à chargement par la bouche de 11 pouces, un chacun sur le gaillard d'avant et l'arrière, et un chacun aux coins avant de la batterie centrale à bâbord et à tribord. Les canons de 11 pouces sont installés sur un support Moncrieff, qui a un mécanisme pour lever et abaisser le canon. Le support est sur une plaque tournante massive qui offre suffisamment d'espace pour la baguette hydraulique. Le processus de chargement et de levage, ainsi que la rotation de la monture, sont actionnés par un support déguisé avec quatre leviers de commande. Lorsque le canon est étendu et pointé sur la cible, il est ajusté à une élévation graduée en degrés par une tringlerie de chaque côté de la culasse. Un équipage complet de canons se compose de six hommes, mais les canons peuvent être actionnés par trois en cas d'urgence. De plus, quatre canons à chargement par la bouche de 10 pouces sont situés à l'arrière de la batterie centrale, deux de chaque côté. Pour se protéger contre les attaques de bateaux armés de torpilles, le navire a quatre canons de 20 livres à chargement par la culasse. Le Temeraire est également équipé de deux lanceurs pour torpilles à espar. En 1884, les 20 livres sont remplacés par quatre canons à chargement par la culasse de 25 livres, et quatre canons Hotchkiss de 3 livres et dix canons Nordenfelt QF de 3 livres sont également ajoutés au navire.
La ceinture blindée s'étend sur toute la longueur du navire. Elle mesure 11 pouces (27,94 cm) d'épaisseur au milieu du navire et a une hauteur totale de 18,8 pieds (573,024 cm), dont 10 pieds (3,048 m) au-dessus et 8,9 pieds (2,71272 m) au-dessous de la ligne de flottaison. Vers la proue et la poupe, elle est effilée à 5 pieds (1,524 m) et 5,5 pieds (1,6764 m) pouces respectivement. Cette forme est nécessaire pour faire de la place non seulement pour les canons à abaisser, mais aussi pour une baguette hydraulique, qui est opposée à la bouche du canon et presque aussi longue que le canon lui-même. L'extrémité la plus large est ouverte en haut pour permettre au canon de se lever et de tirer, et l'extrémité la plus étroite avec la baguette est recouverte de plaques de fer. Son trait distinctif est une armure complète et continue par un parapet qui s'élève à 36 pouces (91,44 cm) au-dessus du pont qui l'entoure, protégeant l'équipage du canon et le canon lui-même lorsqu'il est chargé ou non utilisé.