美军占领菲律宾后，冲绳在本土防备中的地位更加突出，对于日本而言，冲绳岛一旦失守，本土、朝鲜以及中国沿海地区的制海权、制空权将悉数丧失，日本赖以维持生存的通往东南亚的海上交通线将被彻底切断，因此日军大本营判定美军在进攻日本本土之前，必先在冲绳岛登陆，所以日军对冲绳的防备极其重视。自1944年7月马里亚纳群岛失守后，就开始重点加强冲绳岛的防守兵力和防备工事。
以冲绳岛为防备重点
至1945年1月，日军在琉球群岛守备兵力为第32军，共辖有四个师团和五个旅团，以冲绳岛为防备重点，由第32军军长牛岛满中将亲自指挥第9、第24、第62师团和独立第44旅团进行防备。牛岛满原计划以岛中部的两个机场为核心防备地带，先以海上和空中的特攻作战削弱来犯美军，再集中兵力将登陆之敌歼灭在水际滩头。美军进攻菲律宾后，日军大本营将冲绳岛守备部队中最具战斗力的第9师团调往台湾，引起了牛岛满极大不满，他随即以兵力不足为由，放弃了歼敌于滩头的计划，将防线从建有较完备工事的中部地区收缩到南部，依托筑垒地带实施持久防备。采取的作战方针是将美军诱至得不到海空火力增援的纵深地区，凭借预设阵地将其消灭，根据这一方针，日军将80%的兵力配置在以首里为中央的南部地区，在北部和海岸地区仅配置了少数象征性的部队。美军登陆前，日军在冲绳岛上的兵力为陆军两个师团和一个旅团，加上海军的一些警备部队和陆战队，共约十万人。
制定决战计划
为确保冲绳岛的防备，日军大本营于1945年3月制定了代号为“天号作战”的航空兵决战计划，集中了陆海军总计达2990架作战飞机，其中自杀飞机1230架，分别部署在台湾、琉球和九州等地区，预备在美军登陆冲绳岛时对美军舰队和运输船只实施猛烈突击，配合岛上的第32军粉碎美军的登陆。
日本海军在冲绳岛及其附近岛屿部署有数百艘自杀摩托艇和人操鱼雷，将对美军实施水面和水下的特攻作战。而联合舰队的残余军舰也将在适当时机出动，做最后的决死攻击。
理想跳板进攻日本
当美军确定不进攻台湾后，冲绳岛就成为美军进攻日本本土最理想的跳板，早在1944年10月，美国参谋长联席会议就向太平洋战区下达了攻占冲绳岛的指令，遵照这一指令，太平洋战区总司令尼米兹就立即开始组织有关人员筹划这一作战，参加此次作战计划制定工作的有第五舰队司令斯普
鲁恩斯海军上将、太平洋战区两栖部队司令特纳海军中将、陆军第十集团军司令巴克纳中将、布兰迪海军少将、赖夫斯奈德海军少将和霍尔海军少将等，1945年1月3日，美军参谋长联席会议批准了冲绳岛作战计划，2月9日又批准了详细的登陆计划。登陆日期最后确定为1945年4月1日。美军认为冲绳岛距离日本本土较近，必定会碰到日军航空兵的全力反击，尤其是自杀飞机的拼死撞击，尽管这些自杀飞机并不足以能改变战争的最后结局，但不可否认对于美军的威胁是巨大的，因此，美军计划在登陆之前，先以航空兵对日本本土、琉球群岛和台湾等地的日军航空基地进行大规模突击，以尽可能削弱其航空兵的力量。同时在登陆前一周，以陆军第七十七师在庆良间列岛登陆，建立前进基地，以便在战争中就近进行后勤补给和战损抢修。根据美军的计划，斯普鲁恩斯和米切尔率领第58特混编队，在硫黄岛战争期间对日本本土实施轰炸的返航途中，于1945年3月1日对冲绳岛进行了猛烈空袭，并对冲绳岛、庆良间列岛和奄美大岛进行了航空侦探和空中摄影，为冲绳战争提供了宝贵的第一手资料。
对于日本本土航空基地的突击，因为距离美军塞班岛轰炸机基地在800海里以上，只有航母舰载机和B—29重轰炸机能够到达，由于航母编队已经在海上征战多日，又要在即将开始的冲绳岛登陆中担当海空掩护的重任，迫切需要在战争开始前进行休整，而B—29又都归美国陆军航空兵的战略空军部队指挥，所以尼米兹向陆军航空兵司令阿诺德上将提出了哀求，但阿诺德认为这是纯属战术性质的任务，不愿出动宝贵的B—29，双方各执一词，互不相让，尼米兹一面表示海军在硫黄岛浴血苦战，伤亡惨重，全是为了替战略轰炸机取得基地;一面以“战略空军宪章”中规定的战区总司令在紧急关头有使用战略轰炸机的权利，居理力争，阿诺德只得作出了让步，同意将B—29用于对日本本土飞机制造厂和航空基地的轰炸。