美軍在開始執行“沙漠盾牌”計劃時，即已估計到伊拉克拒不撤軍的情況，隨後便擬定了代號為“沙漠風暴”的軍事打擊行動計劃。12月20日，美國國防部長切尼和參謀長聯席會議主席鮑威爾批準了這一計劃。該計劃的要點是，實施進攻作戰，以達到：1.癱瘓伊拉克國家指揮當局；2.將伊拉克軍隊趕出科威特；3.消滅伊拉克共和國衛隊；4.盡量摧毀伊拉克的彈道導彈和核生化武器；5.幫助恢複科威特合法政府。
根據這一決心擬定了以下作戰方案：實施協調一致的多國、多方向、空中、海上和地麵攻擊，首先以空中戰局摧毀伊拉克重要軍事目標，爾後逐步轉移空中作戰的重點，在科威特戰區實施地麵作戰，消滅伊拉克共和國衛隊，用阿拉伯部隊解放科威特市。整個作戰過程分為四個階段，即1.戰略空襲；2.奪取製空權；3.空襲地麵部隊；4.地麵進攻作戰。
11月29日，聯合國安理會通過第678號決議，規定1991年1月15日為伊拉克撤軍的最後期限。在“最後期限”到來之前，國際社會為化解這場危機作了極大的努力。許多國家的領導人從中斡旋，設計出多種調解方案，聯合國秘書長亦親抵巴格達做伊拉克的工作，希望伊從科撤軍。但所有這些努力最終未能使伊拉克改變立場。
西方國家決定將伊拉克逐出科威特還與他們害怕伊拉克會入侵沙特阿拉伯有關。對西方國家來說，沙特阿拉伯比科威特還要重要。伊拉克軍隊順利地進駐科威特後它就很容易攻擊沙特阿拉伯最大、最重要的油田了。假如伊拉克控製這些油田，再加上伊拉克對其本土和科威特的油田的控製可以給予它對石油供應的前所未有的壟斷。沙特阿拉伯的抵抗比科威特強不了多少，而西方國家認為薩達姆的野心不會在科威特停止。全世界──尤其依靠石油的美國、歐洲和日本──將這個石油壟斷看作一個巨大的威脅。
伊拉克與沙特阿拉伯有極大的矛盾。兩伊戰爭中伊拉克欠沙特阿拉伯260億美元。兩國之間的長長的沙漠邊界也有糾紛。薩達姆在占領科威特後就開始攻擊沙特阿拉伯王室。他說美國所支持的沙特王室作為聖城麥加和麥地那的守護者是不合法的。薩達姆開始使用在阿富汗作戰的極端伊斯蘭主義者和伊朗一直用來攻擊沙特阿拉伯的語言來攻擊沙特。
在伊拉克的國旗上添加《古蘭經》中“神是至高”一詞和薩達姆在科威特祈禱的畫麵是吸引伊斯蘭原教旨主義者和離間伊斯蘭聖戰者與沙特的計劃的一部分。當西方國家的軍隊進駐沙特阿拉伯後這些攻擊更加加強了。
美國國務卿詹姆斯·貝克組織了一個反伊拉克的34個國家的聯盟：阿富汗、阿根廷、澳大利亞、巴林、孟加拉國、加拿大、捷克斯洛伐克、丹麥、埃及、法國、德國、希臘、匈牙利、洪都拉斯、意大利、科威特、摩洛哥、荷蘭、尼日爾、挪威、阿曼、巴基斯坦、波蘭、葡萄牙、卡塔爾、沙特阿拉伯、塞內加爾、韓國、西班牙、敘利亞、土耳其、阿拉伯聯合酋長國、英國和美國。在這場戰爭中的66萬人軍隊中美軍占74%。實際上許多聯盟國並不願參加。有些認為這場戰爭是阿拉伯內部的戰爭，其它害怕美國在科威特的影響加強。最後許多國家在經濟援助、免債等優惠條件下同意參加。
1991年1月9日，美國國務卿貝克和伊拉克外長阿齊茲在日內瓦舉行戰前最後一次會晤，但是，雙方都認為沒有妥協餘地，會談沒有取得結果。1月16日美國東部時間上午10時30分，布什總統簽署了給美軍中央總部司令施瓦茨科普夫的國家安全指令文件，命令美軍向伊拉克開戰。