Phía Nhật Bản

Mùa hè năm 1944, có xấp xỉ 30.000 quân Nhật đồn trú ở quần đảo Palau và có khoảng 11.000 người hiện diện ở Peleiu bao gồm Sư đoàn 14 Bộ Binh cộng thêm các công nhân lao động từ Triều Tiên và Okinawa. Đại tá Kunio Nakagawa, chỉ huy của Trung đoàn 2 Bộ Binh, phụ trách việc chuẩn bị phòng thủ của đảo.

Sau những thất bại ở quần đảo Solomon, Gilbert, Marshall và Mariana, Hải quân Đế quốc Nhật Bản đã thành lập một nhóm nghiên cứu chống đổ bộ để đưa ra một chiến lược hữu hiệu phòng thủ những đảo còn lại ở Thái Bình Dương. Họ đưa ra quyết định từ bỏ việc xây dựng tuyến phòng thủ vòng ngoài đặt trên bờ biển dễ trở thành mục tiêu dễ dàng cho Hải quân Mỹ và hủy bỏ những cuộc tấn công tự sát liều lĩnh Banzai. Chiến lược mới tập trung vào việc đánh tan các đợt đổ bộ của quân Mỹ bằng cách xây dựng một hệ thống phòng thủ dày đặc bên trong đất liền với dự định khiến cho quân Mỹ bị thương vong cao và làm hao mòn ý chí tiến lên của đối phương. Vì vậy Nakagawa đã chú trọng việc xây dựng hệ thống phòng thủ bao gồm các bunker, hang động và địa đạo ngầm bên trong dựa vào thuận lợi địa hình hiểm trở của đảo.

Điểm trung tâm trong kế hoạch của Nakagawa là vị trí cao nhất đảo Peleliu, đỉnh núi Umurbrogol, được bao bọc bởi một hệ thống núi dốc đứng. Từ đỉnh Umurbrogol có thể bao quát một phần rộng lớn của đảo kể cả sân bay chủ chốt của đảo. Núi Umurbrogol gồm 500 hang động đá vôi được liên kết với nhau bằng nhiều đường hầm. Nhiều hang trong số đó ban đầu là những mỏ khai thác đá vôi nhưng sau đó được chuyển thành công sự. Bên cạnh người Nhật còn tạo thêm nhiều công sự khác bằng cách cho nổ và đào xung quanh núi Umurbrogol nhiều hang động nhân tạo khác nhau với nhiều hình dạng nhằm cản đường quân Mỹ. Những kỹ sư người Nhật đã thêm vào những hang động bằng cánh cửa thép trượt có thể mở từ nhiều hướng để có thể trang bị cả pháo và súng máy. Bên trong các hang động người Nhật bố trí các khẩu pháo 81 và 150 li, súng máy với nòng 20 li, được hỗ trợ bởi một tiểu đội xe tăng hạng nhẹ khoảng 15 chiếc và một tiểu đội phòng không. Bên cạnh đó, cửa các hang động được xây nghiêng nhằm làm chệch hướng các quả lựu đạn và súng phun lửa của đối phương. Tất cả những hang động trên được liên kết với nhau qua một hệ thống các địa đạo rộng lớn, giúp cho quân Nhật có thể dễ dàng rút lui và chiếm lại những công sự đã mất, hay lui về phòng tuyến bên trong khi cần.

Trên bờ biển, người Nhật cũng lợi dụng địa hình để tăng cường phòng thủ cho đảo. Phía cực Bắc bãi biển nơi quân Mỹ đổ bộ có một mô đất nhô ra nằm trên bán đảo nhỏ, từ đây có thể bao quát cả bãi biển. Để tạo thành một công sự nơi đây được cho đào để đặt vừa khẩu súng máy 47 li. Điểm này cùng vô số vị trí khác dọc bãi biển dài 3 km nhanh chóng bị quân Mỹ vô hiệu hóa trong cuộc đổ bộ. Ngoài ra quân Nhật còn bố trí vô số mìn, đạn pháo với kíp được đặt lên trên sẵn sàng phát hỏa khi có bất cứ vật nào đi qua. Người Nhật đã đặt một tiểu đoàn ở dọc bờ biển, tuy nhiên nhiệm vụ của họ chỉ đơn giản là làm chậm bước tiến của quân Mỹ rồi sau đó nhanh chóng rút lui củng cố các vị trí bên trong đất liền.

Phía Hoa Kỳ

Cũng giống như các trận đổ bộ khác tại mặt trận Thái Bình Dương thì chiến lược người Mỹ hầu như không thay đổi cho đến cuối cuộc chiến. Mặc dù họ phải chịu những tổn thất nặng nề nhất là sau trận Biak bị trì hoãn một tháng so với kế hoạch và thương vong trên 3.000 quân.[2] Theo kế hoạch quân Mỹ sẽ đổ bộ lên bãi biển phía Tây Nam của đảo, vì đây là nơi gần nhất để tiếp cận sân bay chính. Trung đoàn 1 Thủy Quân Lục Chiến dưới quyền chỉ huy của Đại tá Chesty Puller sẽ đổ bộ lên phía Bắc của bãi biển. Đồng thời Trung đoàn 5 Thủy Quân Lục Chiến dưới quyền của Đại tá Harold D. Harris sẽ đổ bộ lên trung tâm bãi biển. Và ở phía Nam của bãi biển là do Trung đoàn 7 Thủy Quân Lục Chiến dưới quyền Đại tá Herman H. Hanneken. Họ được yểm trợ bởi Trung đoàn 11 Pháo binh Thủy Quân Lục Chiến đổ bộ lên ngay sau đó. Theo kế hoạch dự trù thì Trung đoàn 5 sẽ tiến về bãi biển phía Đông của đảo đồng thời chiếm sân bay chính và chia cắt đảo ra hai phần. Phía Bắc, Trung đoàn 1 sẽ tiến về trung tâm phòng thủ chính là đỉnh Umurbrogol, còn Trung đoàn 7 sẽ tiến về phía Nam tiêu diệt cánh quân Nhật ở đây. Ngoài ra, khi cần thiết, Sư đoàn 81 Bộ binh đang đóng ở đảo Angaur gần đó sẽ đổ bộ lên đảo hỗ trợ cho Thủy Quân Lục Chiến.

Ngày 4 tháng 9, trong lúc Thủy Quân Lục Chiến đang xuống tàu ở đảo Pavuvu, phía Bắc đảo Guadalcanal, cách Peleliu 2.100 dặm (3.400 km) để chuẩn bị đổ bộ vào Peleliu thì Đội Tháo Dỡ Vật Liệu Nổ Dưới Nước (UDT) của Hải quân Mỹ đến trước để dẹp bỏ các chướng ngại sẵn sàng cho cuộc đổ bộ. Đồng thời các chiến hạm của Hải quân bắt đầu bắn phá các mục tiêu trên đảo chuẩn bị cho trận chiến sắp tới.

Các thiết giáp hạm Pennsylvania, Maryland, Mississippi, Tennessee và Idaho, các tàu tuần dương hạng nặng Columbus, Indianapolis, Louisville, Minneapolis và Portland, các tàu tuần dương hạng nhẹ Cleveland, Denver và Honolulu được dẫn đầu bởi tàu chỉ huy Mount McKinley bắn phá hòn đảo kết hợp với không lực hải quân từ 3 hàng không mẫu hạm, 5 mẫu hạm nhẹ, 11 mẫu hạm hộ tống dội bom liên tục suốt 3 ngày. Tổng cộng có 519 quả đạn pháo 16-inch (410 mm), 1.845 đạn pháo 14-inch (360 mm), 1.793 trái bom 500 cân Anh (230 kg), và 73.412 viên đạn 13 li bắn lên một hòn đảo nhỏ chỉ vỏn vẹn có 6 dặm vuông.

Với cường độ bắn phá như vậy, người Mỹ tin tưởng rằng các vị trí của quân Nhật đã hoàn toàn bị vô hiệu hóa. Chuẩn Đô đốc Jesse Oldendorf khẳng định rằng Hải quân đã dẹp bỏ hết các mục tiêu trên đảo. Sự thật thì toàn bộ lực lượng chính của quân phòng thủ trên đảo vẫn còn nguyên vẹn. Thậm chí là tiểu đoàn được cử bảo vệ bờ biểu hầu như không bị thương vong gì đáng kể. Trong suốt cuộc đánh phá, người Nhật đã biết dùng những loạt đạn bắn trả bất thường nhằm đánh lừa quân Mỹ hướng họ về các mục tiêu giả và tránh làm lộ các vị trí phòng thủ. Trên thực tế mục tiêu chủ yếu của chiến dịch bắn phá là sân bay chính cùng những phương tiện máy bay. Trong khi đó quân Nhật đang ẩn núp trong các công sự, sẵn sàng cho một cuộc đổ bộ quy mô lớn của quân Mỹ.