Вооружение броненосца дополняли орудия среднего калибра: одно погонное 160-мм орудие Онтория с длиной ствола 35 калибров располагалось под полубаком, 1 2 120-мм, также 35-калиберных, пушек Онтория размещались на батарейной палубе и стреляли через бортовые порты (по одному орудию на каждом борту стояло перед барбетом 280-мм орудия, остальные - позади). Секторы обстрела артиллерии среднего калибра составляли лишь 45°, а для носового орудия - еще меньше из-за ограниченного пространства.
160- и 120-мм орудия образца 1883 года представляли собой небольшую модернизацию орудий этих же калибров образца 1 879 года. Технология их изготовления в целом повторяла процесс изготовления 280- и 320-мм орудий: ковка чередовалась с закалкой в масле. Нарезание осуществлялось по параболической развертке, количество нарезов для 162-мм орудия составляло 38, а для 120-мм - 30.
Орудия располагались на станках системы Вавассера, впервые примененных испанцами на крейсере "Navarra". Сам лафет отливался из бронзы, и на нем располагались стальные полосы, по которым скользила каретка. С боков размещались два цилиндра для гашения отдачи. Кроме водно-глицериновой смеси, в них добавлялся воздух для более эффективного гашения гидроудара.
В 1899 году броненосец поменял свою среднюю артиллерию: вместо 160- и 1 20-мм орудий установили девять 140-мм скорострельных пушек Канэ (одно орудие, как и прежде, размещалось в носу, еще восемь - в каземате позади барбетов 280-мм орудий .
Ряд авторов относит информацию об этом перевооружении к периоду длительного пребывания броненосца в Тулоне (с декабря 1 896 по весну 1 898 года]. Но, как показывают фотографии того времени, броненосец принял участие в Испано-американской войне со старой артиллерией. Свет на данный вопрос проливает документация тулонской судоверфи, из которой ясно, что единственное изменение вооружения броненосца этого периода состояло в установке двух дополнительных 42-мм скорострельных пушек Норденфельдта. Так что "Pelayo" принял участие в Испано-американской войне почти со своей первоначальной артиллерией,
140-мм орудия системы Канэ устанавливались также на крейсеры "Emperador Carlos V" и "Cataluna". Замена средней артиллерии объяснялась рядом недостатков, обнаруженных на 140-мм орудиях Онтория, установленных на крейсерах типа "Infanta Maria Tereza". Прежде всего эти претензии относились к затвору. На орудиях Канэ стоял винтовой затвор, более удобный в обращении, поэтому их скорострельность при натренированном расчете повышалась до 7-9 выстр./мин. А самое главное, новая более герметичная конструкция исключала в принципе возможность прорыва пороховых газов, что постоянно случалось на орудиях Онтория.
Длина ствола 140-мм орудий Канэ составляла 45 калибров, имелось 36 нарезов глубиной около 1 мм с прогрессивной крутизной. Заготовка под ствол получалась в результате ковки с последующей закалкой и отпуском. Примерно на трети от казенной части заготовка была цилиндрической, после чего сходила на конус. В цилиндрической части ствол скреплялся двумя кольцами.
В 1879 году на орудиях Канэ появилась новая конструкция противооткатного механизма, и с тех пор на протяжении нескольких десятилетий он практически в неизменном виде повторялся от пушки к пушке. Рабочая жидкость механизма - водно-глицериновая смесь в пропорции 3:1.
