日军防御组织的另一缺陷是部署失当。吉尔伯特和马绍尔群岛各个环礁面积极小，缺乏纵深，机场又占去了很多面积，无法设置更多的障碍物。况且珊瑚岛一般地势低平，缺乏山地和岩洞等适合建立纵深防御的自然条件，实施滩头防御是没有办法的办法。但是马里亚纳诸岛属于标准的火山岛，面积较大，内陆有相当部分高海拔地区，具备部署纵深防御的客观条件。但是小畑和斋藤依然将防御重点放在滩头，相对忽视了内陆防御工事和炮兵阵地的建设。小畑希望在美军建立稳固的登陆场之前就将他们消灭，即使建立了滩头阵地也通过反击将他们赶下大海—这是日本陆军一贯重进攻、轻防守思想的具体表现。后来的实战进程表明，日军仓促建在滩头的那些远称不上坚固的工事恰好成为美军老式战列舰的活靶子。

根据上述思路，小畑下令在各岛海岸每隔数百米到1公里建成一个“覆盖所有敌军容易登陆海滩”的防御强点，每点部署一个步兵中队和重武器小队，火力配备应当足够护卫相邻的前沿阵地，实在覆盖不到的区域则由机枪或迫击炮实施火力掩护。在滩头阵地后方依托地形构筑第二道防线，成为预备队发动反击的出发点。

唯一值得欣慰的是，战前塞班岛储备了足够两个月使用的军需品，弹药储备达到一个会战单位。岛上种植有大量甘蔗和芋头，日军各部都在自己的防区内种植了“责任田”，短时间内不会出现粮食短缺问题。

5月22日，东京大本营颁布命令，中太平洋各派遣队就地改编为独立混成旅团。驻塞班岛的第一派遣队因此改编为第四十七独立混成旅团。在此期间，麦克阿瑟的西南太平洋部队发起了比亚克岛登陆作战，成功将日军注意力吸引到新几内亚西部地区。5月28日，小畑携中太平洋舰队参谋长田村义富少将飞往帕劳，指导井上第十四师团部署防御。军参谋长井桁少将暂时代理军司令部所有事务。由于军衔高于井桁且驻塞班岛主力是第二十九师团，实际上斋藤担起了塞班岛部队的指挥权。

截止美军登陆之前，塞班岛日本陆军各部为：第四十三师团12939人，新编第四十七独立混成旅团（欠驻帕甘的第三一五步兵大队）约2600人，加上其他各部以及因运输船沉没暂时滞留的部队，总计26000人。海军的第五十五警备队约2000人，横须贺海军第一特别陆战队约800人，加上其他辅助部队总兵力约6000人。陆海军合计有大小口径火炮260门，轻型坦克49辆。斋藤将全岛分成四大防区：海军负责“海军地区”，第一三五步兵联队负责北部地区，第一三六联队负责中部地区，第四十三师团其他部队、第四十七独立混成旅团、第九坦克联队主力及各炮兵部队驻守南部地区。由于部队番号太多，给指挥、协调带来了更大难度，各部普遍反映缺乏武器。第四十三师团参谋平栉孝少佐坦诚，岛上部队六个月之后才能参加保卫战。

除军事问题之外，对阵双方还要面临一个新问题，各岛均有大量平民存在。塞班岛约有28000人，大部分是来自冲绳的日本人和当地的查莫罗人，还有少数是朝鲜人。为了减少岛内粮食的压力，日军年初就曾考虑用返航的空船将与作战和生产无关的老弱妇孺捎回本土。日本妇女、儿童和60岁以上老人被强制离岛，16-60岁的男人可以自主决定是否离开。在美军潜艇活动日益频繁的情况下—活动在水下的潜艇显然无法准确判断海上的船只是运兵还是运普通老百姓—顺利返回本土需要足够的运气。3月上旬，第一艘搭载妇女离开的运输船“马里亚纳丸”号在硫磺岛海域被美军潜艇击沉，船员和超过500名女性集体失踪。6月初，搭载平民回国的“千代丸”号和“白山丸”号运输船分别在硫磺岛和小笠原群岛附近被美军击沉，搭乘的170名平民中128人遇难，其中包括4名美军飞行员战俘。到美军发起登陆之前，滞留在塞班岛的平民仍有2万多人。他们被守军告知，美国洋鬼子烧杀抢掠无恶不作，他们一旦登上岛屿，将首先冲向妇女儿童，年轻男人定会被杀得一个不剩。

截止美军“征粮者行动”发起之前，小畑第三十一军各部共分为五个作战集团，其驻防情况如下：

特鲁克集团：麦仓俊三郎中将第五十二师团，独立混成第五十一、五十二旅团；

北马里亚纳集团：斋藤义次中将第四十三师团（驻塞班），独立混成第四十七旅团；

南马里亚纳集团：高品彪中将第二十九师团（驻关岛），独立混成第四十八旅团；

小笠原集团：栗林忠道中将第一零九师团（驻硫磺岛），独立混成第十二联队；

帕劳集团：井上贞卫中将第十四师团（驻帕劳），独立混成第四十九、五十三旅团；

军直辖部队：独立混成第五十旅团、海上机动第一旅团，第九坦克联队。

中太平洋的防务原属海军负责，人家陆军往来增兵忙得脚不沾地，作为第一责任人的海军当然也不能闲着。况且谁都清楚，没有海军夺取制海权和制空权，岛上地面部队再多也无法最终守住岛屿，瓜岛、阿图岛、塔拉瓦就是活生生的例子。在之前的吉尔伯特和马绍尔群岛防卫战中，海军一直龟缩不出，为此没少让陆军耻笑。这次为了固守中太平洋地区，海军也算压上了棺材本。2月上旬，由角田觉知中将领军的第一航空舰队下属各航空队陆续进驻提尼安岛、关岛、塞班岛、罗塔岛、硫磺岛、雅浦岛、帕劳群岛等各个机场。在此之前，海军已完成了计划修建14个机场中的9个，可供超过400架战机进驻。这样做有两大目的：一是使用陆基航空兵打击美军内南洋的登陆作战；二是有力支援航母机动部队的作战。

这是一支被东京看作未来与美军决战胜利希望所在的核心打击力量。第一航空舰队最初预定的训练整备期为一年，因美军来得实在太快，也只能提前结束训练投入实战了。3月15日，该部由大本营直属改隶联合舰队指挥。从编制看，这支由1644架各型战机编成的部队实力的确不容小觑：

第六十一航空战队：下属9个航空队，编有战斗机360架，轰炸机192架，陆上攻击机72架，侦察机48架，上野敬三海军少将的司令部和角田的司令部均设在提尼安岛；

第二十二航空战队：下属8个航空队，编有战斗机336架，轰炸机48架，陆上攻击机96架，侦察机24架，澄川道男海军少将的司令部设在特鲁克；

第二十三航空战队：下属三个航空队，编有战斗机48架，轰炸机96架，侦察机24架，伊藤良秋海军少将的司令部设在肯达里；

第二十六航空战队：下属三个航空队，编有战斗机144架，轰炸机48架，陆上攻击机48架，运输机12架，有马正文海军少将的司令部设在贝里琉岛。

数字初看上去非常吓人，事实上角田部队从来没有满编过，据说从成立到解散到这支部队来的飞机只有1188架—并非一次到位而是陆续进驻。进入2月以来，米切尔中将的第五十八特混舰队频繁出击，屡遭打击的角田部队损失惨重。由于防御区域太过宽广，这些飞机分散在数百万平方公里范围内的无数孤岛上，无法形成集中打击力量作战。日军在用人上也有问题，角田是出名的“逢敌必战”，根本不懂得避敌锋芒或保存实力，这支战略打击力量被美军像吃零食一样给消耗完了。另外还有一大原因，因麦克阿瑟西南太平洋部队登陆比亚克岛，角田奉命向新几内亚岛西部派出了多达480架飞机。截止美军登陆日，角田部队在塞班岛有战机35架、关岛70架、提尼安岛67架。用这172架飞机去应对米切尔的近千架舰载机显然是远远不够的。

除角田部队之外，1944年3月4日，大本营海军部下令编成中太平洋舰队，第一舰队司令官南云忠一海军中将奉调履任新职。为进一步协调陆海军关系，陆军部特意派出田村义富少将、岛村矩康大佐出任南云的参谋长和作战参谋。由海军任司令官、陆军任参谋长的特殊架构还不多见。中太平洋舰队以原第四舰队和新编第十四航空战队为基干，后者以原在内南洋方面第十一航空舰队的大部分航空部队为基干编成。南云将司令部设在了塞班岛。5月5日，其所属航空部队大部分被编入角田的第一航空舰队，第十四航空舰队名存实亡。

根据3月25日东京下达的《中太平洋作战陆海军中央协定》，包括小畑第三十一军在内的所有陆军部队统归海军中太平洋舰队指挥。因此理论上说，南云是中太平洋日军所有陆海军部队名义上的总指挥。后来的战役进程表明，南云几乎从未参与过作战指挥，充其量只是向东京发发电报、催催援兵而已。之前叱咤风云的南云此时已沦落为一个摆设。

谁都知道，凭借上述力量，欲守住马里亚纳群岛无疑是痴人做梦。即将在马里亚纳群岛战役中闪亮登场的，是1942年11月圣克鲁斯海战之后一直蛩伏不出的快速航母舰队。现在，这支由海军中将小泽治三郎领军的精锐之师有了一个新名字—第一机动舰队。