没落行动

计划

没落行动的计划由美军主导负责完成。参与者包括海军上将尼米兹，陆军上将麦克阿瑟以及参谋长联席会议成员：海军上将恩斯特·金恩、威廉·雷西；陆军将领乔治·马歇尔和亨利·阿诺德。此时关于核武器的开发计划仍处于极度机密状态，除了“曼哈顿计划”参与者外，只有极少数美国高官知情。故行动计划过程中并未考虑原子弹的存在。
对于盟军而言，太平洋战场与欧洲战场的一个主要不同是，盟军始终未能就战区总司令的设立达成一致。因此盟军的指挥始终划分为几个区域：比如，到1945年时，尼米兹任太平洋战区盟军总司令，而麦克阿瑟则为西南太平洋地区最高盟军指挥官（Supreme Allied Commander）。然而对于进攻日本本土这样的计划，一个统一的指挥系统是必要的。但是，对于人选问题是海军系的尼米兹还是陆军系的麦克阿瑟，则在美国陆海两军间演变成严重争执，激化到影响了计划本身的制定。最终海军作了让步，同意一旦形势必要，可由麦克阿瑟全权指挥所有部队。

考量

计划的两个考虑重点是时间和伤亡，即如何能在最短的时间内，以最小的伤亡代价，迫使日军投降。在1943年的魁北克会议之前，一个美英联合计划组就曾提出过一个“就战胜日本之评估与计划（Appreciation and Plan for the Defeat of Japan）”的方案。方案中指出对日本本土进攻不应早于1947年或1948年，但是参谋长联席会议认为过度地延长战争会严重损伤国家的士气，于是在魁北克会议上，联合司令部明确指出应在纳粹德国投降后的一年以内迫使日本投降。
美国海军封锁和使用空中打击来达成日本的有条件降伏，并提出通过夺取位于上海以及朝鲜的空军基地，从而发动持续的对日轰炸来迫使其投降的方案。而美国陆军则认为这种办法只会无限期地延长战争以及造成不必要的伤亡，并要求以陆上进攻取而代之。陆军提出发动一个大规模的、深入日本腹地的突入式进攻来赢得战争。最终陆军的观点占了上风。
从地理上看日本列岛几乎没什么适合登陆的沙滩，这使作战计划的制定十分困难，仅有的两块可登陆地点就是九州南部和本州岛关东平原南部的沙滩。因之盟军提出了两阶段作战计划，首先以奥林匹克行动攻占南九州，确保空军基地，随后由九州为小王冠行动提供空中支援。

奥林匹克行动

奥林匹克行动的目标是进攻日本本土四大岛之一的九州，作战发动日的代号为“X日”，日期则预定为1945年11月1日。盟军海军将前所未有地聚集，为进攻提供海空支援：总计包括24艘航空母舰，24艘战列舰与巡洋舰以及400多艘驱逐舰和护卫舰。美军将有14个师参加登陆作战。通过使用冲绳作为前进基地，作战目标是完全控制九州南部地区。这个地区将在随后的战役中作集结地之用。
奥林匹克行动还包括一个欺骗性的计划，代号为“彩蜡笔行动（Operation Pastel）”。彩蜡笔行动的目的是使日本相信盟军联合司令部拒绝了登陆进攻方案，而以包围和轰炸为对日作战策略。行动将包括夺取日本位于台湾、中国东海岸、及黄海海域的军事基地。
美国空军第五、第七和第十三航空队负责战术支援，包括攻击日军机场和九州岛及本州岛南部的交通要道、以及取得登陆沙滩处的空中优势。美国陆军航空队第八、第二十航空队和英军飞虎队将继续担当对日战略轰炸任务，他们还将在之后的小王冠行动中发挥重要作用。
在登陆作战之前，即X日前五天左右，盟军将会先夺取种子岛、屋久岛以及甑岛列岛等几个周边岛屿。之前的冲绳战役显示，对于此种登陆作战，在战场附近建立安全的停泊地十分必要，以供已投放完部队的登陆舰和因空中打击受损的船只使用。
美国第6军团将从宫崎、有明町（鹿儿岛）和串木野（鹿儿岛）3个主要地点进攻九州。这3个地点大约分别位于九州岛的4、5、7点钟方向。35块登陆沙滩全部以汽车品牌命名，如奥斯汀、别克、凯迪拉克等。每块登陆沙滩被分派给一个军团。最终的兵力对比约为3名美军对一名日军。在1945年初的时候，宫崎基本上是不设防的，而有明町及其周边的良港则被严密防御。串木野尽管防守薄弱，但其地形十分险恶，预计将给盟军造成最严重的伤亡。
最终目标如奥林匹克行动计划图中标注的“general limit of northern advance”之虚线所示，仅止于九州南部。总体而言，奥林匹克行动只是为随后的小王冠行动提供一个前进及支援基地。

小王冠行动

小王冠行动的开始日为“Y日”，并预定在1946年3月1日。行动规模将超过诺曼底登陆，成为历史上最大规模的两栖登陆作战。预计会有28个师直接参与登陆作战。美国第1军团将从房总半岛的九十九里滨展开登陆；第8军团的进攻地点则是位于相模湾的平冢市。2个军团登陆后分别北上，最终在东京会师。

日本方面的军事行动

与盟军同时，日本方面也制定代号为“决号作战”的防御计划。最初日本担心盟军可能在1945年夏就发动进攻，但经过漫长的冲绳战役后，日方认为盟军应不会在台风期结束以前再发动任何新的攻势。毕竟，在台风季节实施登陆作战风险极大。日本情报部门对于进攻方向的预测十分准确，他们估计最有可能的入侵地点是：南九州的宫崎、有明湾或萨摩半岛。
尽管此时日本已不再期望赢得战争，但他们相信，如果能给盟军在决战中造成最大程度的损失，就有可能迫使对方签署某种形式的停战协定，而非完全投降。日本在长野县的松代秘密建造了地下指挥部，可以在盟军进攻时供天皇和总参谋部使用，但这实际上没有起到作用：日本高估了盟军的军事实力，盟军的实际作战计划涉及最多54个师（14个用于奥林匹克行动，38-40个用于小王冠行动），而日本预计盟军将有90个师。

神风特攻队

1945年2月，日本任命第一舰队司令官、海军中将宇垣缠为第五航空舰队司令官。第五航空舰队在之前的冲绳战役中曾被指派遂行“神风”自杀攻击任务。此时，九州防卫作战在即，该舰队开始负责训练飞行员以及集结作战飞机。
到战争晚期，日本的防守已经愈发严重依赖于神风特攻。除了战斗机和轰炸机，几乎所有的教练机也被分派给特攻队，试图靠量弥补质的不足。到1945年7月，日军可用的飞机已超过一万架，并且数量还在持续增长。日本计划将其中所有能够接近盟军舰队的飞机都用于自杀攻击。宇垣还监督生产了数百艘“震洋”自杀攻击小艇，这些舰只将负责攻击接近九州海岸的任何盟军舰只。
在冲绳战役中，日军总共投入了近2000架飞机进行自杀攻击，命中成功率约为9:1。九州防御作战时，情况可能会好一些——依靠更大规模的神风飞机集团攻击，或能在几个小时的时间段内达到6:1的命中率。日方预计击沉400艘以上盟军舰船，并且以运输舰为主要目标。这样的战术方针意味着盟军可能付出极其巨大的伤亡，一些专家甚至预测三分之一到一半的登陆部队会被神风特攻队消灭于海上。

海军

大日本帝国海军到1945年8月时已经基本失去战斗力，由海军大本营指挥，计划对盟军造成尽可能大的伤害。可供使用的舰艇仅剩下5艘航空母舰（皆已受损）、4艘战列舰（皆已受损）、2艘巡洋舰、23艘驱逐舰和46艘潜艇，并且短缺油料。小型舰的数量虽然较多，但也因燃料不足而严重受限。这样的军力，“也许能在海战中顶住20艘驱逐舰外加40艘潜艇几天。”由于燃料严重不足，日本的海军舰艇难以出动，因此日本转而计划将舰船停泊在港口中，使用反舰火力防御盟军的进攻。大日本帝国海军还有数千架战机和本土的近二百万名士兵，保证了其能够在即将到来的防御作战中发挥作用。
大日本帝国海军还有约100艘蛟龙级微型潜艇，300艘更小的海龙级潜艇，120枚“回天”型人操鱼雷以及2, 412艘“震洋”自杀攻击艇。这些作战单位的目标是摧毁大约60艘盟军舰艇。
一批海军蛙人将作为自杀式部队参战，他们被称作“伏龙”。他们装备有接触引爆式炸药，在水底潜行至目标舰艇下方并引爆炸药。日军还在可能的登陆海域的海底提前部署了大量炸药供“伏龙”使用。在日本投降前，日军训练了大约1, 200名自杀式潜水员。

空中威胁

美军情报部门起先估计日本军机数量约在2500左右。在冲绳战役中，日军平均每次自杀攻击所给美军造成的损失约为两死两伤——而九州的情况可能会更糟：在冲绳，为了攻击水面舰艇，日军飞机必须面对盟军的防空炮火，在开放海域长距离飞行；而在九州，它们只需飞过陆地后，飞越很短的水上距离即可抵达目标。情报部门逐步认识到，日本正在倾全力组织神风攻击，并且采取了有效手段来在特攻前保存这些战机。对于神风飞机的数量，美国陆军于1945年5月的评估为3391架，到8月增至5911架；海军部门在同年7月的估计值为8750架，8月则增至10290架，海军的评估内容把训练用飞机也包含在内。
盟军针对神风攻击制定了一系列反制措施，即“大蓝毯”计划（Big Blue Blanket），将用更多的战斗机代替航母机库中的鱼雷机和俯冲轰炸机，以及把B-17轰炸机改装为航空雷达警戒飞机－—类似于今日的空中预警机。尼米兹还提出了一个佯攻计划，即在真正进攻前几周，先派一只舰队到登陆点附近引蛇出洞，待日本大批自杀式飞机扑来时，他们就会发现那些目标并非满载军员且又脆弱的运输舰，而是从船首至船尾以防空武器全面武装的战斗舰艇。
针对日本空中打击的主要防御力量将来自之前在琉球群岛集结的大批战斗机机群，美国空军第五军、第七军及海军陆战队航空兵在占领琉球后，迅速进驻该岛，并因应可能的对日本土攻击进行了大幅加强改造，而对日本机场和运输动脉的有计划轰炸在投降前夕即已展开。

核武器

根据马歇尔的命令，约翰·E·赫尔（John E. Hull）少将研究了对日本土进攻时战术核武器的使用（即便在日本遭到两次核打击之后，马歇尔也不认为日本会立即投降）。莱尔·E·西曼（Lyle E. Seeman）少校的报告称，到X日时可提供最少7枚原子弹用于打击防御部队。西曼建议美军应等待“至少48小时”再进入受打击区域；但由于此时人们对放射性尘埃的风险尚缺乏认识，如此短时间的等待必将导致美军士兵遭受严重的核辐射伤害。

其他目标

由于认识到日军主力集中于九州，联合参谋部当时也考虑过其他目标，如四国及本州北部的仙台、大凑等地，或干脆绕过第一步、直接进攻东京。本州北部的防守相对脆弱，但若由此攻击，盟军将失去大部分的陆基空中支援（B-29除外）。