На вооружении "Pelayo" к моменту вступления в строй находились; пять 57-мм и 1 3 37-мм револьверных пушек системы Гочкиса, одно 90-мм и два 70-мм орудия Онтория, установленные на катерах. Кроме того, имелось четыре пулемета Максима.
Наличие орудий для десантных партий считалось необходимым условием при комплектовании вооружения всех крупных кораблей того времени. Все они были на колесном лафете, а для того, чтобы из них можно было вести огонь со штатных катеров, на последних имелись соответствующие деревянные наделки в носовой части. После отказа от 90-мм и 70-мм орудий Онтория в состав вооружения броненосца ввели два более совершенных 66-мм [в официальных документах числившихся как 7-см) орудия Шкоды.
Принцип изготовления 90-мм стволов был тот же, что у орудий большего калибра, а вот заготовка 70-мм ствола, единственная из всего семейства орудий Онтория, сразу лилась в форму. Кроме того, и 90-мм, и 70-мм, в отличие от орудий Онтория больших калибров, были образца 1879 года. Основные отличия образцов 1 879 и I 883 года заключались в удлинении ствола с 30 до 35 калибров и в конструкции затвора.
Если на орудиях образца 1879 года затвор имел "тарелкообразную" форму [чтобы пороховые газы при расширении прижимали края "тарелки" к стволу], то на образце 1 883 года он имел "лепешкообразную" форму, конструкция при этом получилась совершенна неудачной.
В ходе своей службы броненосец пережил два больших перевооружения. Первое прошло в 1 899 году, когда корабль вместо 1 60-мм и 1 20-мм орудий получил 140-мм, а также лишился 90-мм и 70-мм орудий (о чем уже говорилось ранее), кроме того, сняли две 57-мм пушки.
Второе изменение вооружения "Pelayo" претерпел на следующий год; вместо оставшихся трех 57-мм и восьми 37-мм револьверных пушек Гочкиса поставили скорострельные орудия Норденфельдта; 12 57-мм и две 42-мм.
Столь большое разнообразие скорострельной мелкокалиберной артиллерии, сосредоточенной на одном корабле, объяснялось довольно тривиально: в тот период времени никто не имел ни малейшего представления о преимуществах и недостатках каждой из этих систем, Поэтому приходилось идти по эмпирическому пути: пытаться опробовать в реальной обстановке как можно большее число систем и таким образом выбрать наиболее подходящие.
57-мм орудия выпускали два основных конкурента - Гочкис и Норденфельдт. Пушки отличались конструкцией замка и, что самое главное, ствола. Из-за последнего на их вооружении стояли различные боеприпасы, что доставляло известные трудности со снабжением; снаряды, несмотря на одинаковый калибр и почти равную массу, отличались длиной и количеством ведущих поясков. Другое немаловажное различие между орудиями заключалось в конструкции станка: пушка Норденфельдта наводилась при помощи двух штурвалов, а Гочкиса - плечевым упором. Но самое главное - рассеяние у последней оказалось почти на порядок выше, из-за этого 57-мм пушки Гочкиса в испанском флоте признали неудачными и заменили на "Pelayo" орудиями Норденфельдта того же калибра. В процессе эксплуатации 57-мм и 42-мм орудия Норденфельдта показали себя настолько хорошо, что в Испании начали лицензионное производство этих систем, немного модернизированных капитаном артиллерии испанского флота доном Антонио Сармиенто.
37-мм револьверные пушки Гочкиса к концу XIX века уже были явным анахронизмом. Их количество на кораблях в этот период неуклонна снижалось, тем не менее из-за больших запасов орудий этой системы окончательно убрать ее с вооружения удалось не скоро. Пять стволов 20-калиберной длины приводились в круговое движение специальной ручкой. В крайнем нижнем положении ствола производился выстрел. При дальнейшем движении ствола затвор открывался, оттуда извлекалась гильза и досылался новый патрон, затвор снова закрывался, пока в нижнем положении не производился новый выстрел. С опытным расчетом скорострельность 37-мм орудия составляла до 60 выстр./мин, а 57-мм - до 25.
В качестве стрелкового оружия экипажа в 1 892 году на вооружение принимается 7,65-мм винтовка Маузера. Под этот же патрон был рассчитан принятый на вооружение в 1 893 году пулемет Максима. По сравнению с револьверными пушками Гочкиса, несмотря на меньший калибр и, следовательно, более легкую пулю, пулемет Максима мог развить темп стрельбы до 600 выстр./мин, а потому обеспечивал более массированный ОГОНЬ.
Первоначально на Pelayo стояло семь неподвижных надводных аппаратов для мин Уайтхеда (торпед): один в корме и па три на каждом борту. В 1904 году четыре из них демонтировали, а в 1910 году с броненосца сняли и оставшиеся аппараты.
Эволюция испанской морской артиллерии последней четверти XIX века отнюдь не сопровождалось параллельным прогрессом в определении дистанции до цели. Практиковавшиеся и разрабатываемые в Испании этого периода идеи нельзя назвать иначе, как зачаточными. О чем можно говорить, если в артиллерийском наставлении было сказано следующее: "самое лучшее - прицеливание на глаз, эффективность которого достигается посредством большой практики и учетом атмосферных условий"! Поэтому и прицельные планки образца 1 874 года, входившие в комплект вооружении "Pelayo", принципиально ничем не отличались от таковых, принятых на вооружение в начале XIX века или даже в XVIII веке. Первые оптические прицелы появились на флоте лишь с 140-мм орудиями Канэ. Они крепились с левой части непосредственно на люльку, после чего наводчик должен был совместить горизонтальной наводкой перекрестие прицела с целью.
Одним из итогов Испано-американской войны стал отказ от порочной практики прицеливания "на глаз", и на вооружение флота принимается дальномер системы Барра и Струда с базой 1,5 м. Сначала им оснащались корабли в качестве централизованного поста наведения, о несколько позже каждое крупное орудие стали снабжать отдельным дальномером.
Суммарная масса вооружения броненосца составляло примерно 5% водоизмещения.
