第53特混編隊，即南部登陸編隊，擔負在塔拉瓦島的登陸，下轄運輸艦大隊、登陸艦大隊、艦炮火力支援大隊、航空火力支援大隊和掃雷艦大隊，由第5兩棲部隊副司令希爾海軍準將指揮。運輸艦大隊由16艘運輸艦、1艘船塢登陸艦和7艘驅逐艦組成；登陸艦大隊由3艘坦克登陸艦和1艘驅逐艦組成；艦炮火力支援大隊由3艘戰列艦、4艘巡洋艦和9艘驅逐艦組成；航空火力支援大隊由5艘護航航母和5艘驅逐艦組成；掃雷艦大隊隻有2艘掃雷艦，負責清掃登陸海域的水雷。地麵作戰部隊是海軍陸戰隊第2師，約1.8萬人，由陸戰2師師長朱利安·史密斯少將指揮。
第57特混編隊，即海軍航空兵、海軍陸戰隊航空兵和陸軍第7航空隊各一部所組成的岸基航空兵，共350餘架飛機，分別配置在富納富提、努庫費陶、坎頓、貝克等地，負責偵察、轟炸吉爾伯特群島，並為登陸部隊的海上航渡提供空中掩護，由胡佛海軍少將指揮。
美國海軍專門成立了為作戰艦隊服務的勤務船隊，作為浮動的補給基地，由卡爾霍恩海軍中將指揮，因為美軍考慮到數百艘艦船在遠離基地的海上將持續作戰數周，後勤保障工作極其困難和複雜。直到1943年11月，這支船隊已擁有包括油船、供應艦、修理船、拖船、浮動船塢等各種輔助船隻約20餘艘，後來隨著戰役發展而船隻的種類和數量不斷增加，並配備一定的護衛艦、反潛艦和掃雷艦擔任警戒。它的使命就是隨著戰線的不斷推移，將後勤係統向前推，使得各種作戰艦艇能夠在靠近作戰海域的地區得到急需的補給和修理維護。
美軍緊張的戰前準備，早在1943年的夏季就開始了。
他們先通過原先在吉爾伯特群島居住過的英國人，了解水文、潮汐、地形等情況。9月25日，從珍珠港出發的“舡魚”號潛艇到達吉爾伯特群島，美軍利用在潛望鏡上安裝的照相機對塔拉瓦島、馬金島和阿貝馬馬島進行了照相偵察，將三個島嶼的海岸線完整拍攝下來。並實地勘察了接近島嶼的航道，修正了舊海圖上的不正確之處。通過航空偵察，發現日軍塔拉瓦島的防禦重點都在堡礁外側，決定艦隊直接駛入礁湖，從堡礁內側登陸。但最大的困難是塔拉瓦島上無規則的潮汐和遍地的珊瑚，由於登陸艇隻能在大潮時靠岸，而直到1944年春季，大潮都在夜間或黃昏，夜間登陸無法得到艦炮和飛機的支援，黃昏登陸又沒有足夠的時間在夜幕降臨前鞏固灘頭。可如果等到1944年春季，日軍的防禦將更加堅固，那麼美軍的傷亡也會更大，所以經海軍作戰部長批準，尼米茲最後決定在11月19日登陸，後推遲到20日早晨的小潮時刻登陸，由於美軍不知道小潮高峰的確切時間，便將登陸時間定在8時30分。
像要征服塔拉瓦島這樣複雜的水文條件和堅固設防的島嶼，還是第一次。所以盡管美軍在瓜達爾卡納爾島和所羅門群島得到了很多實戰經驗，但美軍在裝備和訓練等諸方麵都存在極大缺陷。
裝備上，美軍沒有登陸戰專用的指揮艦，隻能用舊戰列艦湊數，例如曾在1941年12月8日的偷襲珍珠港中遭到重創的南部登陸編隊司令希爾的旗艦“馬裏蘭”號戰列艦，雖然已經修複，但艙室太小，容納不下編隊司令部全體人員，而且通信設備非常脆弱，戰列艦的406毫米主炮齊射所產生的震動和壓力，就會使其失靈。登陸作戰時能越過珊瑚，將人員物資送上岸的裝備就是履帶登陸車，也就是LVT兩棲車，其中LVT-1兩棲車不僅數量少，而且裝甲薄，速度慢，又沒有武備。而LVT-2兩棲車性能雖比LVT-1有提高，但數量更少，駕駛員也沒有完全掌握操縱技術。單兵使用的肩負式電台，體積大，又不防水，難以適應艱巨的登陸戰鬥。登陸艇也沒安裝火箭炮，無法在登陸艇突擊搶灘時提供不間斷的隨伴火力支援。
訓練上，海軍沒有進行過艦炮摧毀點狀目標精確射擊訓練；艦載機飛行員缺乏對地攻擊訓練，隻進行過攻擊軍艦訓練；地麵作戰部隊中的陸戰2師雖然在瓜島戰役中表現不凡，但在新西蘭長達7個月的休整中，主要進行的是叢林戰訓練，並沒有進行過島嶼兩棲登陸訓練；陸軍的步兵27師更是著重於陸軍的常規訓練，也沒有與海軍陸戰隊的戰術相融合。而且參戰部隊集結地區，北起夏威夷，南到新西蘭，距離遙遠，沒有舉行過全程協同演練，無論地麵部隊中的陸軍和海軍陸戰隊，還是陸、海、空軍三軍的協同都不夠默契。
上述這些缺陷，就為美軍在塔拉瓦島傷亡慘重埋下了隱患。