На броненосцах типа «Кайзер» машинная установка состояла из трёх отдельных вертикальных четырёхцилиндровых паровых поршневых машин тройного расширения прямого действия (все взаимозаменяемые), изготовления завода «АГ Германия», Берлин-Тегель общей мощностью 13000 л.с., расположенных в трёх машинных отделениях.
Машинные отделения (МО) полностью занимали IV-й и V-й основные отсеки одинаковой длины 9,6 м под бронированной палубой. Среднюю паровую машину установили в IV-м основном отсеке по ДП на броненосцах «Кайзер Фридрих III» и «Кайзер Вильгельм II» между 20-м и 28-м шп., на остальных трёх между 19-м и 27-м шп. Паровые машины ПрБ и ЛБ установили в V- м основном отсеке, разделённом по ДП продольной переборкой пополам, на броненосцах «Кайзер Фридрих III» и «Кайзер Вильгельм II» между 28-м и 36-м шп., на остальных трёх – между 27-м и 35-м шп. Бортовые паровые машины расположили под углом около 4° к ДП. Общая длина МО составляла 19,2 м или 16,7% длины корпуса корабля между перпендикулярами по сравнению, соответственно, с 12 м и и 11,1% длины корпуса на броненосцах типа «Бранденбург».
На броненосцах «Кайзер Фридрих III» и «Кайзер Вильгельм II» при рабочем давлении пара 12 кгс/кв.см. при суммарной работе трёх паровых машин, числе оборотов коленчатого вала в среднем 108 об/мин и искусственной тяге развиваемая ими мощность составляла 13000 л.с.
Три паровые машины броненосца «Кайзер Барбаросса» при рабочем давлении пара 13,5 кгс/ кв.см. и числе оборотов коленчатого вала 110 об/ мин в сумме развивали около 13800 л.с.
Каждая паровая машина имела ступенчатое расширение пара в один цилиндр высокого давления, один цилиндр среднего давления и два цилиндра низкого давления. Сначала пар поступал в цилиндр высокого давления, после выполнения там работы – в цилиндр среднего давления и, наконец, в два цилиндра низкого давления.
Цилиндры паровой машины отлили из чугуна одной отливкой вместе со своими золотниковыми коробками. Цилиндры высокого и среднего давления имели поршневой золотник, низкого давления, плоский. Золотники приводились в движение посредством кулисы Стефенсона, что позволяло для каждого цилиндра осуществлять независимую регулировку степени расширения пара. Реверсирование осуществлялось вручную и от системы обратного хода.
Цилиндры паровых машин на броненосцах «Кайзер Фридрих III» и «Кайзер Вильгельм II» имели диаметры 880 мм, 1380 мм, 1540 мм и 1540 мм, длина хода поршней была одинаковой – 950 мм. Отношение объёмов цилиндров: высокого: среднего: низкого давления равнялось как 1 : 2,46 : 6,13; среднего: низкого- 1 : 2,49.
На броненосце «Кайзер Барбаросса» постройки частной верфи «Ф.Шихау» в Эльбинге (Данциг) цилиндры паровых машин имели диаметры 900 мм, 1460 мм, 1560 мм и 1560 мм, длина хода поршней была также одинаковой – 950 мм. Отношение объёмов цилиндров: высокого: среднего: низкого давления равнялось как 1 : 2,67 : 6,1; среднего: низкого – 1 : 2,28. Золотниковый привод был одноэксцентриковый.
У каждой паровой машины имелось по одному пристыкованному и расположенному внизу конденсатору поверхностного охлаждения с внутренним теплообменником, в котором поступающий из цилиндов паровых машин пар конденсировался в воду. Каждый конденсатор имел 3606 труб охлаждения длиной 3,27 м, с наружным диаметром 17,5 мм и толщиной стенки 1 мм, изготовленных из бронзы. Общая охлаждающая поверхность каждого конденсатора составляла 540 кв.м. Забортная охлаждающая вода подавалась центробежным насосом, приводимым в действие от эксцентрикового привода паровых машин.
Отдельными 2-цилиндровыми воздушными насосами системы Блайка конденсат (смесь отработанного пара и воды) подавался в подогреватель (экономайзер), где превращался в котельную питательную воду. Отсюда достаточно нагретая и очищенная фильтром питательная вода самотёком поступала в расположенную под МО сборную цистерну (сливной ящик). В сливном ящике остывшая вода посредством нагревательного змеевика снова могла быть подогрета. Отсюда её котельным питательным насосом подавали в котлы. Если паровая машина была не в работе, то воду из конденсатора насосом подавали в подогреватель.
