由漢城南下攻擊前進的日軍，在混成旅團長大島義昌親自指揮下，分兩路南進，進攻兵力包括第十一、二十一聯隊，計有步兵15個中隊、騎兵、工兵、炮兵各一中隊，總共上千餘人，配備山炮8門。
進軍的路線是，旅團主力沿漢城至公州大道從正麵南下；另派一個中隊的小股兵力，組成東路支隊，擔任旅團主力的左翼警戒，由銅雀津、龍仁縣、安城郡向稷山前進。
28日，日軍逼近距成歡僅7公裏的素沙場，探知清軍已在成歡布防，大島義昌隨即下令日軍在素沙場南沿安城川一帶實行警戒。並派騎探向成歡方麵進行偵察，同時著手布置向成歡發動進攻。
當天，葉誌超聞日軍已逼近成歡，隨即由牙山前往成歡與聶士成磋商戰守之策。
聶士成對葉誌超說：“豐島戰後海道已斷，援軍斷難飛渡，牙山絕地不可守；公州背山麵江，易守難攻，宜據以死守。戰而勝，公為後援；不勝，猶可繞道而出。此間戰事當率各營竭力防禦，相機進止。”
葉誌超讚同。於是，葉誌超率留在牙山的部隊約1000餘人退往公州。
至此，原駐牙山的清軍遂分軍為二：一部往公州，一部守成歡，使本來數量有限的兵力，益加分散。應該說，公州陣地可算是收容陣地，成歡潰敗時用以收容敗下陣來的軍隊，再迂回送往平壤。
這是一個從開始就料到戰敗的布陣。
清軍在成歡的兵力部署，大體上分為左、右兩翼。左翼陣地在成歡驛西北大約2公裏的牛歇裏高地一線，在高地上構築堡壘工事2座，由江自康率仁字營扼守，阻擊日軍由成歡進攻牙山的道路。並配備以武毅軍老前營的炮兵，北可控製距牛歇裏2公裏的銀杏亭高地，東可俯瞰漢城至全州大道，敵軍由大道通過，則以炮兵轟擊。
聶士成還決定：必要時將成歡北麵至安城之間一帶沼澤下水堵塞，使沼澤泛濫，水溢路沒，以阻滯日軍的運動。
右翼陣地以成歡東麵的月峰山為依托，沿山修築堡壘工事3座，以控製成歡東、北兩方向的穀地。由古北口練軍馬隊及武毅軍老前營一部扼守。成歡北麵丘陵上，修建兩個堡壘，從正麵扼製漢城公州大道，由正定練軍中營及武毅軍老前營一部駐守。在成歡街道的南側丘陵上也構築兩座堡壘，控製成歡西南一帶的廣袤水田和沼澤地，由古北口練軍右營和武毅軍中副營駐紮。
從清軍的防禦部署看，聶士成實際上是把成歡的防衛體係分成左（西）、右（東）兩個陣地。左翼陣地為牛歇裏高地一線，右翼陣地包括月峰山及成歡街道一線。炮兵陣地配置在左翼牛歇裏陣地。
這樣，清軍防禦的主陣地是配有炮兵的左翼牛歇裏一線，右翼的月峰山一線守衛力量則較為薄弱。