为了应战即将来犯的日军，济州岛周边的国防军海军在进行准备时，把舰队大体分成了四个部分，并且把北部海面列为了重点防御的区域。

其中在当日从舟山方向赶来的，来自于第三分舰队的各舰，以两艘航空母舰为各自核心，组成了两个相对独立的战斗群，彼此保持着数海里的间距。

这两个战斗群统称为“西编队”，在当日的夜间被安排于济州岛以西偏南约100海里的海面待机，准备等到天明后再向东移动，以加强这一区域内的空中战力。

另一支从胶州那边过来的，原属第一分舰队的战舰编队，以四艘战列舰为核心，被称作“北编队”。

该编队被要求把同行的运输船队护送至西归浦后迅速北上，移至济州岛北边海面，巡防两处机场和济州港的外围海域。

原济州岛的第五分舰队则被分作两个集群，分别是“东编队”和“南编队”。

东编队内编有战列舰第三支队，巡洋舰第三支队，以及驱逐舰第二和第十二支队，共有战列舰四艘、一等巡洋舰三艘和十二艘驱逐舰。

该编队正如其名所示，担负着济州岛东北海面的巡视任务，而这一区域则被认为是日军舰队最有可能来袭的方向。

南编队包括巡洋舰第二支队的四艘一等巡洋舰，巡洋舰第十四支队的四艘轻巡洋舰，驱逐舰第四和第八支队的十一艘驱逐舰。

编队负责保护正在西归浦从事卸载作业的运输船，并且对济州岛东南海面进行警戒。

国防军海军这四支编队，由第五分舰队司令官陈沅杰统一指挥，各编队于入夜时皆陆续到达了各自指定的位置，而此时日军舰队也正从东面逐渐逼近了济州岛。

在日军各战斗群中，行进在最前方的是炮击群，该战斗群从济州海峡东口外朝西驶来，扑向位于济州岛北岸附近的预定炮击阵位。

其实，日军的炮击群还担负着一项更为重要的任务，就是要沿途扫荡所遇到的华夏小型舰只。

若碰上的是对方第五分舰队的主力舰，则将之引至后面跟进的主力群面前，并与后者一道将其消灭，随后再继续完成对机场的炮击。

而跟在炮击群身后的日军主力群，与前者保持着约30余海里的间距。

日军输送群则位于东面更远的海面上缓慢的前行着，要等到合适的时机到来后，再前出送部队上岸。

日军各战斗群在白天的航行中，为了躲避国防军的空袭都采取了迂回的行进线路，至于山本五十六率领的掩护群尚徘徊于济州岛东南远海，准备在天明后才会前进至舰载机攻击的距离。

将到午夜时，日军一马当先的炮击群在末次信正的指挥下，航至牛岛东北方向近20海里的海域，随即放出了舰上的水上飞机，打算对炮击的目标和沿途海面进行战前侦察。

其中一架日机在刚刚接近济州岛东北海岸时，突然观察到其下方的海面上，出现了成群的不明身份但显然是华夏的舰只，而这正是向东航行中的国防军东编队。

又一次在夜晚中抢先发现对手的日军舰队，当即调整了航向，朝着华夏舰队迎面驶来，并在航至牛岛正北海面时率先发起了攻击。