历史上未尝败绩的第十四师团接管帕劳防务之后，井上将主力部署于巴伯尔图阿普主岛，将第二步兵联队和海军第四十五警备队部署于贝里硫岛，此外在安加尔岛派驻了一个步兵大队。日军只布防上述三个岛屿，因为其他岛屿太小，缺乏军事价值也就懒得管了。日军真正的防御重点是主岛巴伯尔图阿普岛和贝里琉岛，两岛都建有大型航空基地。安加尔岛有一条机场跑道正在修筑，因此也部署了一个大队。井上严令各部积极展开战备训练，日夜不停在各岛进行测量与攻防演习，熟悉地形环境，并利用朝鲜劳工大量构筑防御工事—其中安加尔岛有朝鲜劳工700多名、贝里琉岛3000多名、主岛更多达8000多名。
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虽然下令各部积极备战，但井上并无在帕劳地区与美军大干一场的想法。大家普遍认为战争还很遥远，现在仅仅是训练和熟悉南洋的作战环境而已。第十四师团官兵普遍认为，自己未来的任务很可能是去增援外环的友军。但随着拉包尔、特鲁克等基地相继无效化以及美军在马里亚纳群岛大动干戈，帕劳直接已处在美军的兵锋之下。东京和井上都认为，美军在前一阶段作战中损失了大量兵力，急需休整和增援补充。他们下一轮的攻势不管是针对菲律宾还是台湾，都不太可能在9月前发起。至于帕劳会不会被美国人跳过去，谁也不敢肯定。
第十四师团对自身防御能力进行了认真评估。经测算推演认为，美军真要登陆帕劳，在孤立无援情况下，以师团现有战斗力虽无确保帕劳的把握，但与美军干上两三个月不成问题。日军在帕劳的弹药储备不太充足，但主岛的粮食供应不成问题，足够全体人员6个月使用。大家一致认为，目前师团官兵训练有素，作战经验丰富，枪法精准，只要注意节约使用弹药，主岛至少可以保证在三个月之内不沦陷。贝里硫岛粮食不多且水源稀少，战斗打响后难以确保水源，所以坚持不了太长时间，但最少也能与美军干上1个月以上。全师团上下确信，如果美军胆敢前来挑战，必然会撞个鼻青脸肿，即使师团最终覆灭也会让敌人遭到难以承受的重创。“胜利取决于我们能否汲取最近几个战役—特别是塞班岛之战—的教训，”井上告诉部下，“美国人全靠雄厚的物质力量取胜。如果我们能用物质力量打败他们的话，将使他们受到难以想象的震动。”
未来美军的主攻目标贝里琉岛在战争之初尚有土著居民千余人，日军进驻开始修建防御工事之后，当地居民被强制迁往科罗尔岛。截止美军发起进攻之日，岛上日军总计10608人，陆海军各半。陆军包括第十四师团第二步兵联队3323人，第十五步兵联队第三大队1030人，战车中队100人配备有九五式轻型坦克16辆，独立混成第五十三旅团步兵第三四六大队685人，海上机动第一旅团输送队第一中队250人，总计5388人。海军部队包括西加罗林航空队2220人、第四十五警备队400人，第一一四、第一一六防空队共500人，第二一四设营队2200人，合计5300人。可以看出，海军部队大多属于航空部队地勤及施工人员，野战能力极弱。
守军主要武器包括轻机枪200挺，重机枪58挺。第二步兵联队还有九五式75毫米野炮4门、九一式100毫米榴弹炮4门，其他部队火炮合计九四式75毫米山炮4门、九七式90毫米迫击炮20门、九七式150毫米迫击炮4门，以及47毫米速射炮和海军120毫米高平两用炮数门。初看上去，弹丸小岛部署万余兵力和上述武备似乎已经不算少了，但比起财大气粗的美国人来说，这些都不过是小菜一碟。第二步兵联队能在贝里硫打出迄今为止堪称太平洋战场上最出色的攻防，与他们采取的正确战术密切相关。
自1943年下半年美军发起阿图岛作战以来，日军在抗登陆作战中屡战屡败。陆军参谋本部逐渐对前线使用的战术产生了疑问。从诸多失败战例中日军发现，在滩头或距海岸5公里的范围之内，美军借助舰炮和空中力量往往所向披靡。一旦进入纵深地带，胆小怕死的美国大兵往往逡巡不前，很快就失去了进攻的锋芒。大本营陆军部因此认为，必须统一对防守岛屿的战术思想，把根据以往战争经验得出的结论作为岛屿守备要领编成的《防御登陆教令》通报全军：
一、改变以往依靠一线阵地的岸边歼灭主义，从海岸线起延伸到适当的纵深，构筑数道防线来粉碎敌军的登陆企图。
二、岸边阵地：以利用敌军登陆时的弱点，充分发挥指向岸边的火力特别是机关炮火力，给敌军以巨大杀伤为目的的阵地。
三、主抵抗阵地：为阵地地带的中枢，通常在从海岸适当后退的战术要地，构筑纵深横宽配置的据点式阵地，由守备队主力据守。
四、预备主抵抗阵地：设在主抵抗阵地后方的预备阵地，主要为炮兵及高射炮阵地。
五、二道防线阵地：即使在情况不得已时也能长期持久防御的阵地。
《教令》明确指出，各岛守军必须放弃鲁莽的“万岁冲锋”，保存实力与敌打持久战。同时充分发挥狙击手作用，力求以最少的弹药消耗对敌造成最大的杀伤。
实验新战术的责任人落在了第二联队联队长中川州男陆军大佐头上。中川1898年出生在熊本，1918年毕业于陆军士官学校第30期，之后历任中队长、大队长之职。1937年卢沟桥事变后随步兵第七十九联队赴华，曾在天津、山西等地作战。1938年中川被推荐进入陆军大学深造，之后历任旅团参谋等职，1943年3月晋升大佐出任步兵第二联队联队长，次年随第十四师团来到了太平洋战场。
按照东京的新指示，实战经验丰富的中川充分利用岛上的崎岖地形，修筑了一套由加强掩体、山洞和地道共同组合而成的复合式防御系统。中川将主阵地设在岛屿中部乌默布罗格山区，制高点五姐妹山是一座完全由丘陵和悬崖峭壁构成的小山，在山顶可以俯瞰岛上的大部分区域，包括岛南的机场。乌默布罗格山区有500多个石灰石山洞，彼此之间有通道相连。这些山洞多为矿洞，日军稍作改造就能成为绝佳的防御工事。日军工兵在洞口安装了滑动式装甲铁门，用于架设大炮和机枪。他们还在山上其他工事处安放了81毫米和150毫米迫击炮、20毫米双联机关炮，配备了反坦克和防空小分队。为防御美军的火焰喷射器和向洞中投掷手榴弹，山洞入口通道都是向上的斜坡。这些山洞和碉堡组成了一套巨大的、遍布整个中央地区的防御系统，有利于日军从容组织战术撤退及重新夺回被占领区域。
中川并未完全放弃滩头。岛北部尽头有个仅9米高的海岬正好可以俯瞰滩头，这里后来被美军称为“点”。在这块小小的海岬上，中川部署了一门47毫米反坦克炮和6门20毫米双联机关炮，并且将入口完全堵死，仅留一条作为射击口的狭小缝隙。日军还在3公里外的另一处类似地形构筑了同样的工事。另外，中川还在滩头埋下了数千枚地雷和炮弹，这些修改过引信的爆炸物只要有人或装甲车触动就会立即炸响。
中川将防区划分成四部分：北区由第三四六独立大队负责，南区由第十五步兵联队第三大队驻防，西区由第二联队第二大队负责，第三大队则防守东部区域。剩余联队本部、第一大队、战车中队、工兵等主力部队部署在中部乌默布罗格山区一带。中川的指挥部位于登陆海滩内陆1公里处。前沿部队得到的命令是，迟滞美军进攻并把他们引入内陆坚固的防御工事面前。
中川保留了足够数量的预备队，准备在适当的时机发起反击。