没落行动

計劃

沒落行動的計劃由美軍主導負責完成。參與者包括海軍上將尼米茲，陸軍上將麥克阿瑟以及參謀長聯席會議成員：海軍上將恩斯特·金恩、威廉·雷西；陸軍將領喬治·馬歇爾和亨利·阿諾德。此時關於核武器的開發計劃仍處於極度機密狀態，除了「曼哈頓計劃」參與者外，只有極少數美國高官知情。故行動計劃過程中並未考慮原子彈的存在。
對於盟軍而言，太平洋戰場與歐洲戰場的一個主要不同是，盟軍始終未能就戰區總司令的設立達成一致。因此盟軍的指揮始終劃分為幾個區域：比如，到1945年時，尼米茲任太平洋戰區盟軍總司令，而麥克阿瑟則為西南太平洋地區最高盟軍指揮官（Supreme Allied Commander）。然而對於進攻日本本土這樣的計劃，一個統一的指揮系統是必要的。但是，對於人選問題是海軍系的尼米茲還是陸軍系的麥克阿瑟，則在美國陸海兩軍間演變成嚴重爭執，激化到影響了計劃本身的制定。最終海軍作了讓步，同意一旦形勢必要，可由麥克阿瑟全權指揮所有部隊。

考量

計劃的兩個考慮重點是時間和傷亡，即如何能在最短的時間內，以最小的傷亡代價，迫使日軍投降。在1943年的魁北克會議之前，一個美英聯合計劃組就曾提出過一個「就戰勝日本之評估與計劃（Appreciation and Plan for the Defeat of Japan）」的方案。方案中指出對日本本土進攻不應早於1947年或1948年，但是參謀長聯席會議認為過度地延長戰爭會嚴重損傷國家的士氣，於是在魁北克會議上，聯合司令部明確指出應在納粹德國投降後的一年以內迫使日本投降。
美國海軍封鎖和使用空中打擊來達成日本的有條件降伏，並提出通過奪取位於上海以及朝鮮的空軍基地，從而發動持續的對日轟炸來迫使其投降的方案。而美國陸軍則認為這種辦法只會無限期地延長戰爭以及造成不必要的傷亡，並要求以陸上進攻取而代之。陸軍提出發動一個大規模的、深入日本腹地的突入式進攻來贏得戰爭。最終陸軍的觀點占了上風。
從地理上看日本列島幾乎沒什麼適合登陸的沙灘，這使作戰計劃的制定十分困難，僅有的兩塊可登陸地點就是九州南部和本州島關東平原南部的沙灘。因之盟軍提出了兩階段作戰計劃，首先以奧林匹克行動攻占南九州，確保空軍基地，隨後由九州為小王冠行動提供空中支援。

奧林匹克行動

奧林匹克行動的目標是進攻日本本土四大島之一的九州，作戰發動日的代號為「X日」，日期則預定為1945年11月1日。盟軍海軍將前所未有地聚集，為進攻提供海空支援：總計包括24艘航空母艦，24艘戰列艦與巡洋艦以及400多艘驅逐艦和護衛艦。美軍將有14個師參加登陸作戰。通過使用沖繩作為前進基地，作戰目標是完全控制九州南部地區。這個地區將在隨後的戰役中作集結地之用。
奧林匹克行動還包括一個欺騙性的計劃，代號為「彩蠟筆行動（Operation Pastel）」。彩蠟筆行動的目的是使日本相信盟軍聯合司令部拒絕了登陸進攻方案，而以包圍和轟炸為對日作戰策略。行動將包括奪取日本位於台灣、中國東海岸、及黃海海域的軍事基地。
美國空軍第五、第七和第十三航空隊負責戰術支援，包括攻擊日軍機場和九州島及本州島南部的交通要道、以及取得登陸沙灘處的空中優勢。美國陸軍航空隊第八、第二十航空隊和英軍飛虎隊將繼續擔當對日戰略轟炸任務，他們還將在之後的小王冠行動中發揮重要作用。
在登陸作戰之前，即X日前五天左右，盟軍將會先奪取種子島、屋久島以及甑島列島等幾個周邊島嶼。之前的沖繩戰役顯示，對於此種登陸作戰，在戰場附近建立安全的停泊地十分必要，以供已投放完部隊的登陸艦和因空中打擊受損的船隻使用。
美國第6軍團將從宮崎、有明町（鹿兒島）和串木野（鹿兒島）3個主要地點進攻九州。這3個地點大約分別位於九州島的4、5、7點鐘方向。35塊登陸沙灘全部以汽車品牌命名，如奧斯汀、別克、凱迪拉克等。每塊登陸沙灘被分派給一個軍團。最終的兵力對比約為3名美軍對一名日軍。在1945年初的時候，宮崎基本上是不設防的，而有明町及其周邊的良港則被嚴密防禦。串木野儘管防守薄弱，但其地形十分險惡，預計將給盟軍造成最嚴重的傷亡。
最終目標如奧林匹克行動計劃圖中標註的「general limit of northern advance」之虛線所示，僅止於九州南部。總體而言，奧林匹克行動只是為隨後的小王冠行動提供一個前進及支援基地。

小王冠行動

小王冠行動的開始日為「Y日」，並預定在1946年3月1日。行動規模將超過諾曼第登陸，成為歷史上最大規模的兩棲登陸作戰。預計會有28個師直接參與登陸作戰。美國第1軍團將從房總半島的九十九里濱展開登陸；第8軍團的進攻地點則是位於相模灣的平塚市。2個軍團登陸後分別北上，最終在東京會師。

日本方面的軍事行動

與盟軍同時，日本方面也制定代號為「決號作戰」的防禦計劃。最初日本擔心盟軍可能在1945年夏就發動進攻，但經過漫長的沖繩戰役後，日方認為盟軍應不會在颱風期結束以前再發動任何新的攻勢。畢竟，在颱風季節實施登陸作戰風險極大。日本情報部門對於進攻方向的預測十分準確，他們估計最有可能的入侵地點是：南九州的宮崎、有明灣或薩摩半島。
儘管此時日本已不再期望贏得戰爭，但他們相信，如果能給盟軍在決戰中造成最大程度的損失，就有可能迫使對方簽署某種形式的停戰協定，而非完全投降。日本在長野縣的松代秘密建造了地下指揮部，可以在盟軍進攻時供天皇和總參謀部使用，但這實際上沒有起到作用：日本高估了盟軍的軍事實力，盟軍的實際作戰計劃涉及最多54個師（14個用於奧林匹克行動，38-40個用於小王冠行動），而日本預計盟軍將有90個師。

神風特攻隊

1945年2月，日本任命第一艦隊司令官、海軍中將宇垣纏為第五航空艦隊司令官。第五航空艦隊在之前的沖繩戰役中曾被指派遂行「神風」自殺攻擊任務。此時，九州防衛作戰在即，該艦隊開始負責訓練飛行員以及集結作戰飛機。
到戰爭晚期，日本的防守已經愈發嚴重依賴於神風特攻。除了戰鬥機和轟炸機，幾乎所有的教練機也被分派給特攻隊，試圖靠量彌補質的不足。到1945年7月，日軍可用的飛機已超過一萬架，並且數量還在持續增長。日本計劃將其中所有能夠接近盟軍艦隊的飛機都用於自殺攻擊。宇垣還監督生產了數百艘「震洋」自殺攻擊小艇，這些艦隻將負責攻擊接近九州海岸的任何盟軍艦隻。
在沖繩戰役中，日軍總共投入了近2000架飛機進行自殺攻擊，命中成功率約為9:1。九州防禦作戰時，情況可能會好一些——依靠更大規模的神風飛機集團攻擊，或能在幾個小時的時間段內達到6:1的命中率。日方預計擊沉400艘以上盟軍艦船，並且以運輸艦為主要目標。這樣的戰術方針意味著盟軍可能付出極其巨大的傷亡，一些專家甚至預測三分之一到一半的登陸部隊會被神風特攻隊消滅於海上。

海軍

大日本帝國海軍到1945年8月時已經基本失去戰鬥力，由海軍大本營指揮，計劃對盟軍造成儘可能大的傷害。可供使用的艦艇僅剩下5艘航空母艦（皆已受損）、4艘戰艦（皆已受損）、2艘巡洋艦、23艘驅逐艦和46艘潛艇，並且短缺油料。小型艦的數量雖然較多，但也因燃料不足而嚴重受限。這樣的軍力，「也許能在海戰中頂住20艘驅逐艦外加40艘潛艇幾天。」由於燃料嚴重不足，日本的海軍艦艇難以出動，因此日本轉而計劃將艦船停泊在港口中，使用反艦火力防禦盟軍的進攻。大日本帝國海軍還有數千架戰機和本土的近二百萬名士兵，保證了其能夠在即將到來的防禦作戰中發揮作用。
大日本帝國海軍還有約100艘蛟龍級微型潛艇，300艘更小的海龍級潛艇，120枚「回天」型人操魚雷以及2, 412艘「震洋」自殺攻擊艇。這些作戰單位的目標是摧毀大約60艘盟軍艦艇。
一批海軍蛙人將作為自殺式部隊參戰，他們被稱作「伏龍」。他們裝備有接觸引爆式炸藥，在水底潛行至目標艦艇下方並引爆炸藥。日軍還在可能的登陸海域的海底提前部署了大量炸藥供「伏龍」使用。在日本投降前，日軍訓練了大約1, 200名自殺式潛水員。

空中威脅

美軍情報部門起先估計日本軍機數量約在2500左右。在沖繩戰役中，日軍平均每次自殺攻擊所給美軍造成的損失約為兩死兩傷——而九州的情況可能會更糟：在沖繩，為了攻擊水面艦艇，日軍飛機必須面對盟軍的防空炮火，在開放海域長距離飛行；而在九州，它們只需飛過陸地後，飛越很短的水上距離即可抵達目標。情報部門逐步認識到，日本正在傾全力組織神風攻擊，並且採取了有效手段來在特攻前保存這些戰機。對於神風飛機的數量，美國陸軍於1945年5月的評估為3391架，到8月增至5911架；海軍部門在同年7月的估計值為8750架，8月則增至10290架，海軍的評估內容把訓練用飛機也包含在內。
盟軍針對神風攻擊制定了一系列反制措施，即「大藍毯」計劃（Big Blue Blanket），將用更多的戰鬥機代替航母機庫中的魚雷機和俯衝轟炸機，以及把B-17轟炸機改裝為航空雷達警戒飛機－—類似於今日的空中預警機。尼米茲還提出了一個佯攻計劃，即在真正進攻前幾週，先派一隻艦隊到登陸點附近引蛇出洞，待日本大批自殺式飛機撲來時，他們就會發現那些目標並非滿載軍員且又脆弱的運輸艦，而是從船首至船尾以防空武器全面武裝的戰鬥艦艇。
針對日本空中打擊的主要防禦力量將來自之前在琉球群島集結的大批戰鬥機機群，美國空軍第五軍、第七軍及海軍陸戰隊航空兵在占領琉球後，迅速進駐該島，並因應可能的對日本土攻擊進行了大幅加強改造，而對日本機場和運輸動脈的有計劃轟炸在投降前夕即已展開。

核武器

根據馬歇爾的命令，約翰·E·赫爾（John E. Hull）少將研究了對日本土進攻時戰術核武器的使用（即便在日本遭到兩次核打擊之後，馬歇爾也不認為日本會立即投降）。萊爾·E·西曼（Lyle E. Seeman）少校的報告稱，到X日時可提供最少7枚原子彈用於打擊防禦部隊。西曼建議美軍應等待「至少48小時」再進入受打擊區域；但由於此時人們對放射性塵埃的風險尚缺乏認識，如此短時間的等待必將導致美軍士兵遭受嚴重的核輻射傷害。

其他目標

由於認識到日軍主力集中於九州，聯合參謀部當時也考慮過其他目標，如四國及本州北部的仙台、大湊等地，或乾脆繞過第一步、直接進攻東京。本州北部的防守相對脆弱，但若由此攻擊，盟軍將失去大部分的陸基空中支援（B-29除外）。