1869年1月19日（明治元年12月7日）に陸奥国が5分割されたため、仙台藩陸奥国領は陸中国・陸前国・磐城国に渡ることになったが、戊辰戦争に敗れた仙台藩は同日62万石から28万石に減封され、陸前国よりさらに狭い現・宮城県中部を占めるのみとなった（箱館戦争終結前だが仙台藩蝦夷地領も失ったと見られる）。1871年8月29日（明治4年7月14日）の廃藩置県により、仙台藩が廃止され、同じ領域に仙台県が置かれた。廃藩時の仙台藩の債務は、国内に110万8000円余り、国外に約11万8000円。政府は国内の債務の大部分と対外債務の一部を破棄し、一部をかつて仙台藩の蔵元を務めた豪商升屋に払わせることとし、残りを政府が公債として引き受けた。これによって、仙台藩は、仙台県・角田県・登米県・胆沢県に分かれた。最終的に、旧仙台藩の北部（現在の岩手県の北上市から南の地域、沿岸では気仙郡）は岩手県に組み込まれ、現在の新地町は福島県に編入され、その他のほとんどの部分が宮城県へとなっていく。同年6月10日（明治4年4月23日）に石巻県石巻に置かれた東山道鎮台本営が、同年10月4日（明治4年8月20日）に廃止され、代わりに東北鎮台本営が仙台に置かれることになった。同年12月12日（明治4年11月1日）、当時の仙台の中心部である国分町の元外人屋に東北鎮台の本営が仮設された。
全国を股にかけ逃走を続けた連合赤軍に対し、警察庁では警備局・刑事局・全国の各管区警察局などが陣頭指揮を執り都道府県警察と総合調整を図って捜査していた。そして、連合赤軍一派と遭遇し、銃撃戦に応戦した長野県機一個分隊の至急報を受けた長野県警察本部では、全県下の警察署に対し重大事案発生の報と共に動員をかけ、軽井沢への応援派遣指令を出した。まず、山荘周辺の道路封鎖と強行突破を防ぐための警備部隊の配置、連合赤軍残党の捜索を行うための山狩りと主要幹線道路の一斉検問実施、国鉄及び私鉄各線の駅での検問など、県警として考えうる限りの対応を実施した。また、長野県軽井沢にて連合赤軍発見の急報を無線傍受していた警察庁では、直ちに後藤田正晴警察庁長官の指示により、人質の無事救出（警備の最高目的）・犯人全員の生け捕り逮捕・身代わり人質交換の拒否・火器使用は警察庁許可（「犯人に向けて発砲しない」ことを大前提とした）などの条件が提示され、長野県警察の応援として警察庁・警視庁を中心とする指揮幕僚団の派遣を決定する。後藤田は20日朝に開かれた記者会見で「なんとかしてxx（人質女性）さんを無事救出したいという気持ちでいっぱいである。この事件が凶悪犯罪であることは間違いないが、彼ら（連合赤軍）はもともとインテリなのだから、彼らの心に訴えて慎重な作戦を取り、できるだけ血を見ないで解決したい」と述べている。警察庁からは、長野県警察本部長・野中庸（いさお）警視監と同格の丸山昂（こう）警視監（警備局参事官）を団長として、警備実施及び広報担当幕僚長に佐々淳行警視正（警備局付兼警務局監察官）、警備局調査課の菊岡平八郎警視正（理事官・広報担当）、情報通信局の東野英夫専門官（通信設備及び支援担当）、また、関東管区警察局からも樋口公安部長など数人が派遣されている。警視庁からは、機動隊の統括指揮を行うため石川三郎警視正（警視庁警備部付）、國松孝次広報課長、梅澤参事官（健康管理本部・医学博士）など他にも多数の応援が向かった。後日、佐々幕僚長の要請で警視庁警備部の宇田川信一警視（警備第一課主席管理官・警備実施担当）が現場情報担当幕僚として派遣される。また、宇田川警視もコンバットチームと呼ばれる警視庁警備部の現場情報班を軽井沢に招集する。機動隊関係では、事件発生当日の警視庁の当番隊であった第九機動隊（隊長・大久保伊勢男警視）が急遽軽井沢へ緊急派遣された。しかし、東京の環境での装備しかないため、冬期の軽井沢では寒さの対策に苦慮した。そこで追加派遣に第二機動隊（隊長・内田尚孝警視）が選ばれ、先に現着している九機の現地での状況も考慮し、寒冷地対策を徹底して軽井沢に向かった。第二機動隊が追加派遣された理由については諸説あるが、当番隊として先着していた第九機動隊は当時まだ新設されたばかりであり、石川と内田は元上司と部下の関係で互いに気心が知れており、しかも、警視庁予備隊時代から基幹機動隊として歴戦の隊であるため派遣要請されたのではという説もある。九機も現着した二機と一旦交代し、一度東京へ戻り寒冷地対策をして再び軽井沢に向かった。さらに警視庁からは、防弾対策・放水攻撃実施などの支援のため特科車両隊（隊長・小林茂之警視)、人質の救助、及び現場での受傷者の救助の任務のため第七機動隊レンジャー部隊（副隊長・西田時男警部指揮）も追加派遣されている。警察は、当初は犯人の人数もわからず、また人質の安否もわからないまま、対応にあたることになった。後藤田長官の方針としては、当地の長野県警察本部を立てて、幕僚団と応援派遣の機動隊は支援役的な立場とされていた。しかし、現地の長野県警察本部では、大学封鎖解除警備などの大規模な警備事案の警備実施経験がなく、装備・人員等も不足しており、当初から長野県警察本部での単独警備は困難であるとの見解を警察庁は有していた。だが、どうしても地元縄張り意識が強く、戦術・方針・警備実施担当機動隊の選定などで長野県警察本部と派遣幕僚団との間で軋轢が生じ、無線装置の電波系統の切り替えや山荘への偵察実施の方法など、作戦の指揮系統についても議論が紛糾した。結果的には、長野県警察本部の鑑識課員などが幹部に報告せずに、被疑者特定のための顔写真撮影を目的とした強行偵察を行おうとした際、機動隊員2名が狙撃され、1名が重傷を負ったこと、包囲を突破した民間人が山荘に侵入しようとして犯人から拳銃で撃たれ（2月24日）、死亡（3月1日）したこと、さらに無線系統の不備や、強行偵察時の写真撮影の不手際など長野県警察側の不備が露呈し始めたことから、作戦の指揮は警視庁側を主体に行われていった。