Коренная модернизация 1933 — 1937 годов
Итальянским кораблестроителям предстояло создать на базе дредноута современный корабль, способный противостоять «Дюнкерку» и уйти от более мощного противника. Такая узко поставленная задача в принципе позволяла найти приемлемый компромисс между важнейшими характеристиками: скоростью, дальностью плавания, защитой и наступательной мощью. В известной степени возможности итальянцев были ограничены — особенно в отношении защиты и главного калибра, давно не отвечавших требованиям времени. К тому же полное отсутствие противоторпедной защиты при возросшей эффективности торпед и мин требовало на ее установку много веса и пространства, что ограничивало количество дополнительно устанавливаемой брони, вооружения и оборудования. Зато имелось и ощутимое преимущество - итальянские корабли не нуждались в большой дальности плавания, и за счет сокращения запасов топлива можно было улучшить другие характеристики. Замена башен с орудиями большего калибра, не имевшая прецедентов ни до, ни после, была невозможна по следующим причинам: 1) создание орудийных установок крупного калибра требует времени, соизмеримого с временем постройки всего линкора, а работы над мощными 381-мм орудиями и установками для них только начались; 2) такая замена неизбежно сопровождается уменьшением числа орудий в башне, а размеры барбетов и боевых отделений возвышенных 2-орудийных башен не позволяли установить там более одного орудия калибром 343 мм или выше; 3) технически такая замена осуществима только в случае, если она была предусмотрена в первоначальном проекте, как это имело место с немецкими линкорами типа «Гнейзенау» и японскими тяжелыми крейсерами типа «Могами» и «Тоне».
Проект модернизации был разработан в Комитете по военно-морским проектам под руководством инженер-генерала Франческо Ротунди. Он предусматривал рассверловку 305-мм орудий, насколько это возможно сточки зрения их прочности, замену станков для повышения дальности стрельбы, усиление бронирования.
Проще обстояло дело с заменой главных механизмов, что уже неоднократно делали англичане и японцы на своих крупных кораблях. Снятие средней башни, ставшей к 30-м годам анахронизмом, давало достаточно места для установки новой двухвальной энергетической установки, которая должна была обеспечить скорость 27 узлов. По внешнему виду модернизированные корабли напоминали проект 1933 года, но имели две дымовые трубы вместо одной, 3-орудийные нижние башни главного калибра, 100-мм зенитные спарки на местах 37-мм 4-ствольных автоматов и 120-мм орудия в бортовых башнях вместо 152-мм. В результате получился линкор, способный, по мнению итальянцев, не без шансов на успех вести дуэль с «Дюнкерком», имея в бортовом залпе на два орудия больше (хотя и чуть меньшего калибра). Что касается большинства кораблей других стран с 356 — 406-мм орудиями, то модернизированные «Чезаре» и «Кавур», благодаря преимуществу в скорости хода и повышенной дальнобойности орудий, могли вести с ними дуэль на дальней дистанции, где их защита была вполне достаточной, а при необходимости - прервать бой и уйти.
«Чезаре» проходил модернизацию на верфи Кантиери дель Тиррено в Генуе с 25 октября 1933 года по 1 октября 1937 года, а «Кавур» — на верфи Кантиери Риунти дель Адриатике в Триесте с 1 октября 1933 года по 1 июня 1937 года.
В ходе модернизации сняли все надстройки, башни, среднюю артиллерию, часть брони. Корпус полностью «выпотрошили», удлинили, установили в нем противоторпедную защиту, новые котлы и турбозубчатые агрегаты, усилили палубное бронирование и поставили новые надстройки. Так что, когда оба линкора впервые появились на виду во время большого смотра флота в Неаполитанской бухте, устроенного в честь визита А.Гитлера в мае 1938 года, они не имели ничего общего со своим прежним обликом.