Vào tháng 12 năm 1944, Bộ Tư lệnh Hải quân Hoa Kỳ lo ngại rằng Hải quân Đế quốc Nhật Bản sẽ cố gắng cắt đứt các đường tiếp tế lên các bãi biển định trước tại vịnh Lingayen.[15] Vào ngày 26 tháng 12, một lực lượng tàu chiến Nhật đóng tại vịnh Cam Ranh đã di chuyển và pháo kích vị trí quân Đồng Minh ở Mindoro, nhưng không gây ra thiệt hại nào. Một khu trục hạm của Nhật bị đánh chìm và những tàu còn lại đều chịu hư hại bởi đạn pháo và máy bay của hải quân Hoa Kỳ trước khi quay trở về vịnh Cam Ranh.[16]

Dự đoán rằng trong tương lai người Nhật sẽ tiếp tục các cuộc tấn công như trên, bộ chỉ huy Hải quân Hoa Kỳ tin rằng cần phải tiêu diệt toàn bộ phần hạm đội còn lại của Nhật Bản, bức tường cuối cùng chia cắt vịnh Cam Ranh và vùng biển nội địa của Nhật Bản.[17] Vào thời điểm đó, vùng biển nội địa của Nhật Bản vẫn nằm ngoài tầm hoạt động của các máy bay ném bom hạng nặng tầm xa của Hoa Kỳ, nên việc không kích tại khu vực Biển Đông là lựa chọn khả thi duy nhất để tấn công các tàu chiến của Hải quân Đế quốc Nhật Bản. Tình báo Hải quân Hoa Kỳ tin rằng người Nhật có 2 thiết giáp hạm lớp Ise (Ise và Hyūga) đóng ở vịnh Cam Ranh.[18] Halsey và Nimitz đã thảo luận về vấn đề không kích khu vực Biển Đông trong buổi tiệc Giáng Sinh năm 1944 tại căn cứ hải quân ở Ulithi, quần đảo Caroline. Vào ngày 28 tháng 12, Nimitz cho phép Halsey thực hiện các cuộc tấn công một khi hạm đội của ông không còn cần thiết cho việc hỗ trợ đổ bộ ở vịnh Lingayen và "nếu phát hiện một lực lượng hải quân lớn của người Nhật" trong khu vực."[14][19] Halsey đã ban hành các kế hoạch đã chuẩn bị trước cho chiến dịch với cấp dưới của mình trong cùng ngày.[14] Mục tiêu của nó là tấn công hạm đội và hàng hải Nhật Bản. Ngoài ra, người Mỹ tin rằng sự hiện diện của một lực lượng hùng hậu ở Biển Đông sẽ ngăn cản bất kỳ hoạt động nào của hải quân Nhật trong khu vực.[20] Trong khi Không đoàn 14 được chỉ đạo tấn công các sân bay và cảng biển của Nhật Bản tại Hồng Kông để hỗ trợ cuộc đổ bộ ở Luzon, lực lượng này cũng không được thông báo về kế hoạch Đệ Tam Hạm đội sẽ tiến vào Biển Đông. Do không có sự thông báo trước nên đã không có hoạt động phối hợp nào của hai lực lượng trong giai đoạn diễn ra chiến dịch Gratitude.[9][21]

Lực lượng Đặc nhiệm 38 (TF 38) đang trở về Ulithi sau cuộc không kích ở vịnh Manila, Philippines, tháng 10 năm 1944.

Kế hoạch tấn công chỉ ra rằng Đệ Tam Hạm đội di chuyển vào Biển Đông thông qua eo biển Luzon trước khi đổi hướng về phía Tây-Nam. Máy bay cất cánh từ các hàng không mẫu hạm của hạm đội sẽ tấn công các vị trí của quân Nhật ở Formosa và hỗ trợ cho cuộc đổ bộ ở vịnh Lingayen vào ngày 9 tháng 1. Ba tàu ngầm của Đệ Thất Hạm đội sẽ trực sẵn ở Biển Đông để giải cứu các phi công của máy bay Mỹ bị bắn rơi hoặc phải hạ cánh khẩn cấp.[14] Kế hoạch này đồng thời khiến Đệ Tam Hạm đội phải hoạt động gần khu vực đất liền hơn, nơi có nhiều sân bay của Nhật Bản, nên khả năng bị tấn công sẽ cao hơn. Tình báo Đồng Minh cũng cho rằng có khoảng 300 chiếc máy bay ở Formosa, khoảng 500 chiếc ở khu vục Nam Trung Quốc và Bắc Đông Dương, hơn 170 chiếc ở Nam Đông Dương, Burma và Thái Lan và khoảng 28 chiếc ở khu vực Đông Ấn Hà Lan. Phần lớn số máy bay này thuộc Không lực Lục quân Đế quốc Nhật Bản, nên kinh nghiệm tấn công tàu chiến sẽ không hiệu quả như máy bay của Hải quân, nhưng vẫn có khả năng sẽ diễn ra các cuộc tấn công cảm tử Thần Phong. Ngoài ra, thời tiết trong khu vực Biển Đông được dự đoán là khá cực đoan do hay bị ảnh hưởng bởi các cơn bão đầu tháng 1.[22]

Nhóm Đặc nhiêm 38.3 (TG 38.3) trên đường quay về Ulithi sau cuộc không kích ở Philippines, ngày 12 tháng 12 năm 1944.

Vào tháng 1 năm 1945, Lực lượng Đặc nhiệm Hàng không mẫu hạm, quả đấm thép của Hải quân Hoa Kỳ ở Thái Bình Dương, được biên chế vào Đệ Tam Hạm đội. Lực lượng này thường xuyên được thay đổi biên chế giữa Đệ Tam Hạm đội của Đô đốc Halsey và Đệ Ngũ Hạm đội của Phó Đô đốc Raymond A. Spruance, và định danh lực lượng thường được đổi qua lại giữa Lực lượng Đặc nhiệm 38 (TF 38) và Lực lượng Đặc nhiệm 58 (TF 58).[23] Dưới cái tên Lực lượng Đặc nhiệm 38 của Đệ Tam Hạm đội, lực lượng này được chỉ huy bởi Phó Đô đốc John S. McCain Sr. Vào tháng 1 năm 1945, Lực lượng Đặc nhiệm 38 bao gồm 900 máy bay,[24] được tổ chức với 3 nhóm đặc nhiệm hàng không mẫu hạm chủ lực và 1 nhóm đặc nhiệm chuyên các hoạt động ban đêm:

• Nhóm Đặc nhiệm 38.1 (TG 38.1) được chỉ huy bởi Chuẩn Đô đốc Arthur W. Radford (kì hạm Yorktown), bao gồm 4 hàng không mẫu hạm, 2 thiết giáp hạm, 6 tuần duơng hạm và 25 khu trục hạm.[25]
• Nhóm Đặc nhiệm 38.2 (TG 38.2) đựoc chỉ huy bởi Chuẩn Đô đốc Gerald F. Bogan (kì hạm Hornet), bao gồm 4 hàng không mẫu hạm, 2 thiết giáp hạm, 5 tuần dương hạm và 24 khu trục hạm.[26]
• Nhóm Đặc nhiệm 38.3 (TG 38.3) đựoc chỉ huy bởi Chuẩn Đô đốc Frederic C. Sherman (kì hạm Lexington), bao gồm 4 hàng không mẫu hạm, 3 thiết giáp hạm, 5 tuần dương hạm và 17 khu trục hạm.[27]
• Nhóm Đặc nhiệm 38.5 (TG 38.5) là nhóm tác chiến độc lập đặc biệt chuyên thực hiện các nhiệm vụ tấn công / trinh sát vào ban đêm và được sát nhập vào TG 38.2 trong các hoạt động vào ban ngày. TG 38.5 được chỉ huy bởi Chuẩn Đô đốc Matthias B. Gardner (kì hạm Enterprise), bao gồm 2 hàng không mẫu hạm và 6 khu trục hạm.[28][29]

Một nhóm tàu lớn khác thuộc đội tàu hậu cần của hạm đội với định danh là Nhóm Đặc nhiệm 30.8 (TG 30.8), bao gồm phần lớn các đội tàu tiếp tế nhiên liệu, đạn dược, vài chiếc hàng không mẫu hạm hộ tống và nhiều khu trục hạm hộ tống.[30] Ngoài ra còn có một hạm đội chuyên nhiệm vụ săn ngầm và hỗ trợ TG 30.8, với định danh Nhóm Đặc nhiệm 30.7 (TG 30.7), bao gồm 1 hàng không mẫu hạm hộ tống và 3 khu trục hạm hộ tống,[31]

Bất chấp những mối lo ngại của người Mỹ, hải quân Nhật Bản thực tế không có kế hoạch nào về việc tấn công các tuyến tiếp tế của quân Đồng Minh và không có hạm đội lớn nào đóng quân ở vịnh Cam Ranh. Vào ngày 1 tháng 1 năm 1945, cả 2 thiết giáp hạm lớp Ise (Ise và Hyūga) và 1 số lượng nhỏ tàu chiến Nhật đều đang đóng tại Singapore, chỉ có những tàu hộ tống cỡ nhỏ đóng tại Cam Ranh.[32] Trong khi Nhật Bản có một số lượng lớn máy bay được đặt tại các vùng lãnh thổ giáp Biển Đông do họ nắm giữ vào tháng 1 năm 1945, có tương đối ít phi công được đào tạo bài bản để vận hành chúng.[3] Vào thời điểm này, Tổng hành dinh Đế quốc đang xem xét một cuộc tấn công lớn nhằm vào tuyến đường tiếp tế đến Vịnh Lingayen, nhưng vào ngày 20 tháng 1 năm 1945, Bộ Tổng hành dinh đã quyết định tập trung phần lớn nguồn lực để phòng thủ Nhật Bản và các khu vực xung quanh quốc đảo và chỉ tiến hành các hành động cầm cự ở những nơi khác.[33] Do đó, lực lượng Nhật Bản tại khu vực Biển Đông vào thời điểm bị tấn công chỉ tập trung vào việc chuẩn bị chống lại các cuộc tấn công của quân Đồng Minh trong tương lai. Người Nhật tin rằng các lực lượng của Hoa Kỳ có khả năng sẽ đổ bộ vào Đông Dương một khi việc giải phóng Philippines được hoàn tất, và họ cũng lo ngại về các cuộc tấn công của người Anh vào khu vực này.[34] Để có sự phối hợp tốt hơn giữa các lực lượng Nhật Bản ở khu vực Đông Nam Á, tất cả các đơn vị Lục quân và Hải quân Đế quốc Nhật Bản đều được đặt dưới sự chỉ huy của Tập đoàn quân Viễn chinh phuơng Nam vào tháng 1 năm 1945, do Nguyên soái đại tướng - Bá tước Hisaichi Terauchi làm tư lệnh. Sở chỉ huy của Hisaichi Terauchi được đặt tại Singapore.[35][36]

Bất chấp những sự chuẩn bị này, người Nhật vẫn không thể chống trả lại các cuộc tấn công mạnh mẽ của người Mỹ nhằm vào tuyến vận tải của họ ở Biển Đông. Dù lực lượng tàu hộ tống đoàn tàu vận tải của Hải quân đã được mở rộng từ năm 1944, nhưng chúng vẫn không đủ để bảo vệ tàu hàng khỏi các đợt không kích.[37] Loại tàu hộ tống phổ biến nhất, Kaibōkan, rất dễ bị tấn công trên không do chúng có tốc độ chậm và vũ khí phòng không yếu.[38] Hải quân Nhật Bản cũng đã chỉ định một số máy bay chiến đấu để bảo vệ các đoàn tàu vận tải ở Biển Đông. Nhưng do có mâu thuẫn nặng nề với Lục quân Đế quốc Nhật Bản từ trước, bên Hải quân đã từ chối lời đề nghị cung cấp thêm máy bay chiến đấu cho bên Lục quân để bảo vệ tàu hàng, không lâu trước thời điểm diễn ra các cuộc tấn công của Đệ Tam Hạm đội vào Đông Dương thuộc Pháp.[39]