הצבא הביזנטי שינה את פניו פעמים רבות לאורך תקופת הקיום הארוכה של האימפריה, תוך שהוא סופג השפעות מאויבים ובני ברית כאחד. במאה השישית אומץ מודל המבוסס על מבנה של מיליציה מקומית-פרובינציאלית ומבנה של מענקי קרקע שלא עברו בירושה, אך אפשרו מימון של פרשים כבדים - הקטפרקט. אלו עטו שריון מכף רגל ועד ראש ואפילו סוסיהם היו מוגנים בדרך כלל בשריון כבד. יחידות אלו - העילית של הצבא הביזנטי - נתמכו על ידי פרשים קלים ופרשים כבדים ממוצא טבטוני, שהרכיבו את המשמר המלכותי. חיל הפרשים הביזנטי כלל גם יחידות של פרשים קלים, שחימושם העיקרי היה חץ וקשת. יחידות הפרשים היוו את עמוד השדרה של הצבא הביזנטי ושימשו כחילות מחץ והלם, שתפקידם להכריע את הקרב. חיל הרגלים, שמספרית היווה את רוב החיילים בצבא הביזנטי, שימש בעיקר כחיל מצב ומשמר. בתוך הרב-גוניות של הצבא הביזנטי על יחידותיו השונות בלטו שני סוגי יחידות רגלים - רוב החיילים נשאו קשתות ונלחמו מעורף המערך הביזנטי ללא הגנה של שריון או קסדה. בקבוצה שנייה - חיל רגלים כבד, הקרוי גם סקוטאטוס, חבשו קסדה מחודדת ולבשו שריון קשקשים, וחלקם אף השתמשו בלוחות שריון להגנה על הידיים והשוקיים. הסקוטאטוס נשא מגן עגול, כידון וחרב או גרזן. במערכה, בצמוד לחיל הרגלים, נעה שיירה עם אספקה וציוד ששימש לבניין ולביצור המחנות והמפקדות. מלאכה זו הוטלה על יחידה מיוחדת של מהנדסים. הנומרוס, יחידות הצבא הביזנטי הבסיסיות, מנו בין 300 ל-400 חיילים, וקובצו לחטיבות (דרונגוס), שמנו כ-3,000 לוחמים. בעתות מלחמה נאספו מספר חטיבות לאוגדה (טורמה), ומספר אוגדות הרכיבו צבא משלוח ביזנטי.
מפקדי הצבא הביזנטי הסתמכו על ספר בשם סטרטגיקון של מאוריסוס, קיסר האימפריה הביזנטית (582–682), שאיגד את תורת הלחימה של הצבא הביזנטי. במהלך מערכה נמנעו הביזנטים ככל האפשר מקרבות מכריעים והעדיפו סדרת קרבות והיתקלויות שהתישו את כוחו של היריב ובמידת האפשר, כמו בלחימה בסוריה וארץ ישראל, נסמכו הביזנטים על עומק השטח וקווי הגנה מבוצרים, מתוך תקווה כי הצבא הערבי יתיש עצמו בלחימה בלתי פוסקת. אסטרטגיה זו, שבדרך כלל הוכחה כיעילה בעיקר כנגד פושטים איבדה את עוקצה במאבק מול הפולשים המוסלמים, שהיו בעלי מוטיבציה גבוהה. קשה לומר במפורש, אך ייתכן וההימנעות השיטתית מקרב מכריע נתנה את אותותיה בתפקודו של הצבא הביזנטי בקרב הירמוך.
הצבא האסלאמי.
בשנת 632, בעת ביקורו האחרון של מוחמד במכה, הוא קבע ופסק כי כל המוסלמים אחים הם ואל להם להילחם זה בזה, אבל עליהם להילחם בכל יתר בני האדם - עד שיאמרו "אין אלוה מבלעדי אללה" - השהאדה. הצבא האסלאמי הורכב מלוחמים משבטים ולאומים שונים, רובם ככולם מחצי האי ערב. המסורת הצבאית וטקטיקות הפרשים האסלאמיות נולדו או הועשרו במגע עם האימפריה הסאסאנית ויחידות הפרשים הכבדות. חלק גדול מהלוחמים המוסלמים היו חיילים רגליים, שיכולתם ואימונם היו בעלי אופי הגנתי, אך בתימן נתקיימה מסורת של צבא מאומן, שסיפק לוחמים רבים לצבא האסלאם. למרות החינוך כלוחמים והדרישה מכל גבר להעמיד עצמו לרשות הג'יהאד, היו הפושטים לוחמים מאומנים שגויסו במיוחד למטרת כיבוש הלבנט. הגדודים הראשונים שיצאו לג'יהאד היו קטנים בסדרי הכוחות שלהם, ולצדם עמדו מהירות ויכולת תמרון. עם הגדלת מספרי הלוחמים הצטרפו אל שורותיהם נשים ומשפחות, ששימשו בתפקידים עורפיים של אחזקת המחנה ומתן שרותי רפואה ומזון ללוחמים.
עד לקרב הירמוך הקפידו המוסלמים להשיג עליונות מספרית בקרבות מכריעים. שלוש יחידות הפשיטה הקטנות יחסית, שתקפו את עבר הירדן וסוריה ומנו לא יותר מ-7,000 לוחמים כל אחת, התאחדו לצבא אחד ובו כ-15,000 לוחמים, שלחם בשנת 634 בקרב אג'נדיין בצבא הביזנטי, שגודלו נאמד בכ-10,000 לוחמים.
בקרב הירמוך נאספו יחידות אסלאמיות-ערביות מכל קצות הלבנט והמזרח הקרוב, ובהן גדוד הפרשים תחת פיקודו הישיר של ח'אלד בן אל-וליד, ובו כ-3,000 לוחמים בסך הכל. בגיוס כללי הצליח הח'ליף עומר בן אל-ח'טאב להעמיד מול הצבא הביזנטי צבא אסלאמי שגודלו נאמד ב-25,000 חיילים, כולל יחידות פרשים.
פיקוד.
המפקד העליון של הצבא האסלאמי היה עמר בן אלח'טאב, דמות שסביבה כרוכים בעיקר אגדות ומיתוסים. מתואר כי היה נערץ על ידי נתיניו, צנוע, ענו ומסתפק במועט, שהוכיח עצמו בכל כשליט מוכשר וכמנהלן גדול. עם עלייתו לשלטון מינה הח'ליף עמר את אבו עוביידה בן אל-ג'ראח כמפקד הכוחות האסלאמיים על בסיס נאמנותו ודבקותו הדתית. אבו עוביידה לא היה מצביא בעל כישרון ועם תחילת העימות העביר את הפיקוד הישיר לח'אלד בן אל-וליד (ערבית: خالد بن الوليد, מכונה גם: סיף אללה אלמסלול - חרבו השלופה של אללה), שנחשב לאחד מגדולי המצביאים בעולם אשר מעולם לא הובס בקרב. הוא היה דמות מורכבת, רב כישרון, שעצמאותו עמדה לו לרועץ.
תחת ח'אלד בן אל-וליד בלטו שלושה מפקדים: עמר אבן אל-עאץ, מפקד האגף הימני בקרב הירמוך ולאחר מכן כובש מצרים הביזנטית; שרחביל בן חסנה, ממפקדי גדודי הפלישה האסלאמית לארץ ישראל; ויזיד בן אבו סופיאן, מפקד האגף השמאלי של הצבא האסלאמי.
טקטיקה וחימוש.
הפרשים הערבים השתמשו תחילה בגמלים, תוך שימוש באוכפים מיוחדים שאפשרו דהירה וירי בחץ וקשת. עם התפתחות העימותים והתעצמותם החל שימוש בסוסי מלחמה, שליוו את הגמלים ונכנסו לפעולה רק בשדה הקרב ממש, מאחר שהגמלים הצטיינו יותר כבהמות משא ולא היו אמינים בקרב. טקטיקות הקרב של הצבא הערבי כללו התקפות פתע והתשה של היריב, תוך מאמץ להימנע מאבדות עד כדי נסיגה והימנעות מקרב, אם היה חשש כי כוחו של האויב עדיף.
טקטיקות הלחימה היו לעיתים הגנתיות, וחיל הרגלים, לעיתים חמוש בשריון כבד, שימש העוגן ומרכז הכובד של קו החזית, כאשר יחידותיו משתמשות במכשולים טבעיים כמשענת. החיילים עמדו בשורות והתקדמו לכיוון היריב באותו מבנה, תוך שיחידות שונות מחליפות עמדות מול פני היריב על מנת לשמר כוחות. יחידות הקשתים היו בדרך כלל חיילי רגלים חמושים בחץ וקשת שירו חצים לטווחים של עד 150 מטר, כך שיעילותם הייתה בעיקר כנגד פרשי אויב התוקפים את הקווים של המוסלמים.
יחידות הפרשים, שהיו בדרך כלל קטנות בסדרי הכוחות מיחידות הרגלים, שימשו לעתודה ניידת ולמהלכי איגוף. הפרשים פעלו מהאגפים או דרך המרכז של חזית המוסלמים ותקפו לאחר שחיל הרגלים והקשתים הצליחו לערער את קווי האויב או לשבור את מומנטום ההתקפה שלו.
זירת הקרב.
קרב הירמוך נערך ברמת הגולן, באזור הנמתח מהעיר העתיקה והכפר הסורי פיק - מזרחית לקיבוץ אפיק - ועד לעיר נווה ממזרח, ומעבר לגבול בתוך שטח סוריה דהיום. החזית הארוכה, בת כ-13 עד 15 קילומטר, מתחה את הצבאות הלוחמים ומנעה יצירת חזית רציפה. אזור הקרב מוקף על ידי התלים הגעשיים של הגולן. המאפיין הטופוגרפי הבולט ביותר בשטח זירת הקרבות הם הקניונים העמוקים של נחל הירמוך ויובליו - נחל רוקד, שסימן את קו החזית הביזנטית, ונחל עלאן, שסימן את קו חזית המוסלמים. השטחים בין הקניונים מתאימים ללוחמת פרשים בהיותם שטוחים יחסית.
מהלכים אחרונים לפני הקרב.
עם התמוטטות מערך ההגנה המקומי של הביזנטים ואיבוד חלק גדול מהפרובינציות של הלבנט, החל הקיסר הרקליוס לאסוף צבא חדש על מנת להוציא אל הפועל התקפת נגד, שמטרתה להדוף את הכוחות הערביים-אסלאמיים מארץ ישראל ומסוריה. הצבא הביזנטי כלל את יחידות העילית שבדרך כלל שכנו בעיר הבירה קונסטנטינופול, שרידים מהצבאות הביזנטיים שהצליחו להתחמק מהשמדה בקרבות הקודמים מול המוסלמים, גיס ארמני וכוחות ערביים נאמנים לביזנטים, במטרה ליצור צבא בעל עדיפות מספרית מכרעת כנגד הצבא הערבי.
ריכוז הצבא הביזנטי לא נעלם מעיני המפקדים המוסלמים, ועל פי עצתו של ח'אלד הורה אבו עוביידה על נסיגה כללית מצפון סוריה וריכוז הצבא הערבי באזור הגולן. בעקבות הצבא האסלאמי הנסוג נע טור ביזנטי שתפס מחדש ערים ומבצרים. מבחינה זו, המהלך האסטרטגי הביזנטי נשא פרי ללא קרב ותחת צלו הכבד נסוגו המוסלמים משטח סוריה - חזרה לכיוון דרום.
יחידות הצבא האסלאמי זרמו מכל אזור סוריה והלבנט אל רמת הגולן בסמוך לערוץ נחל הירמוך. תחילה התבססו המוסלמים בסמוך או בתוך היישוב ג'בייה (ידועה גם בשם גביטה בניב סורי-ארמי) - מרכזם של הע'סאנים במרחק של כ-5 קילומטרים צפונית מזרחית לעיר הסורית המודרנית נווה, הנמצאת על הכביש שחבר את קוניטרה עם אזור החורן שבדרום סוריה, אך נאלצו לעזוב את המחנה לאחר התקפה ע'סאנית במהלך חודש יולי וחנו שוב, דרומית מג'בייה, בין ביר איוב לדרעא, המזוהה עם העיר המקראית אדרעי.
מהלך זה קבע את מקום זירת הקרב, שהייתה נוחה לשני הצדדים. במקום יש שפע מים ומרעה לסוסים ודרכים עיקריות, סלולות עוד מהתקופה הרומית, המחברות את זירת הקרב לדמשק וחוף הלבנון. האזור הוא בעל חשיבות אסטרטגית ממעלה ראשונה ומשמש כנקודת זינוק ומרכז שליטה על התנועה מחצי האי הערבי לסוריה.
הצבא הביזנטי, שתחילה חנה מדרום לדמשק, בסמוך לעיירה הסורית הקטנה אל כיסווה, נע דרומה למחנה מבוצר שהוכן מבעוד מועד בסמוך לחיבור בין הירמוך לנחל רוקד, בסמוך לכפר פיק. במשך שלושה חודשים חנו הצבאות זה מול זה מבלי ליזום מהלך התקפי. במהלך תקופה זו ניהלו הצדדים משא ומתן. הביזנטים קיוו כי המחנה של המוסלמים יתפזר, או לפחות ייחלש בתקופה של חוסר המעש, והציעו למוסלמים תשלום כספי גבוה תמורת נסיגה ללא קרב. לאור המהלך הביזנטי הכולל, היה במשא ומתן זה היגיון - תקווה כי דברי שכנוע ואולי שוחד ימשיכו את המסע האסלאמי דרומה ללא צורך בכניסה לקרב השמדה.