在第一階段部署正在進行的時候，美軍中央總部及開始對下一步軍事行動作出考慮。
分析認為，伊拉克在美軍的部署行動和國際社會的禁運與封鎖麵前，無意從科威特撤軍，相反更加強了在科境內的軍事部署。
因此，美軍中央總部著手製定進攻作戰計劃。
10月中旬，中央總部拿出了計劃草案，該計劃草案提出了動用一個軍實施進攻作戰的方案。
10月22日，美軍參謀長聯席會議主席聽取了中央總部關於進攻作戰的彙報。
隻是為了以最小的傷亡將一軍驅逐出科威特，應進一步完善動用兩個軍實施進攻的方案。
這一方案得到了美國總統的同意，因此第二階段的部署提上了日程。
11月8日，美國總統布什宣布美將向戰區增派約20萬人的部隊。
根據第二階段部署方案，美軍增派的部隊有駐本土坎薩斯州賴利堡的一個重型師著歐洲的第7軍、第1裝甲師、第3裝甲師、第2裝甲騎兵團、三個航母戰鬥群、一艘戰列艦、第5陸戰遠征旅和第三兩棲艦大隊。
此外還有410架作戰飛機。
駐歐洲的美陸軍還向土耳其和以色列部署了愛國者防空導彈部隊，以防止和反擊伊拉克飛毛腿導彈的襲擊。
為了充實作戰部隊、加強後勤支持部隊，以及彌補部分部隊調動後出現的防務空隙，美國國防部長於11月14日下令擴大動員第一類後備役人員的人數。
12月1日再次擴大動員人數是各軍種部長有權動員的第一類後備役人員，總數達到18.8萬人，其中陸軍十1.5萬人，海軍3萬人，海軍陸戰隊2.3萬人，空軍2萬人。
在部署兵力的同時，美軍還完善了作戰指揮體係。
戰區的最高指揮機關為美軍中央總部，司令施瓦茨科普夫上將，下設各軍種司令部，他們是中央總部陸軍司令部司令約索克中將、中央總部海軍司令部司令阿瑟中將、中央總部空軍司令部司令霍納中將、中央總部海軍陸戰隊司令部司令莫納汗中加、中央總部特種部隊司令部。
中央總部通過參謀長聯席會議主席向國防部長提出兵力需求，而後由參謀長聯席會議主席指示各軍種部確定派遣的部隊。
這些部隊一旦到達戰區及接受中央總部及其下屬各司令部的統一指揮，隨著多國部隊的戰區的部署，建立統一協調的指揮機構的必要性顯得日益突出。
8月中旬，經過美國和沙特阿拉伯軍方領導人的協商，達成了協議在多國部隊的最高層成立協調性指揮機構，原則是戰區內所有部隊均接受沙特阿拉伯武裝部隊司令部哈利德中將和美軍中央總部司令施瓦斯科普夫上將的統一、指揮，但各國軍隊又接受本國最高當局的命令和指示。
為了協同作戰的需要，美軍還向多國部隊的營一級派遣聯絡組。
經過第二階段部署，美軍在海灣地區的總兵力達到43萬人，其中陸軍26萬人，海軍5萬人，空軍4萬人，海軍陸戰隊8萬人。
主要武器裝備有坦克1200輛，裝甲車2000輛，作戰飛機1300架，直升機1500架，軍艦100餘艘。
其他國家的總兵力達到50餘萬人。
這些國家是英國、法國、加拿大、意大利、比利時、荷蘭、西班牙、希臘、埃及、敘利亞、土耳其、摩洛哥、孟加拉國、巴勒斯坦、阿富汗、尼泊爾、塞內加爾、尼日爾、阿根廷、洪都拉斯、菲律賓、印度尼西亞、塞拉利昂、傑克和斯洛伐克、保加利亞、沙特阿拉伯、科威特、阿拉伯聯合酋長國、卡塔爾、巴林、阿曼、德國、瑞典、挪威、丹麥、葡萄牙、澳大利亞、新西蘭、日本、泰國和波蘭等國提供了武器裝備、艦船、飛機和醫療隊。
11月29日，聯合國安理會通過了第678號決議，規定1991年1月15日為伊拉克撤軍的最後期限。
從此，進入戰區的美軍和多國部隊開始完善作戰計劃，調整作戰部署，加強戰前訓練與演習，逐步進入了臨戰前的最後準備階段。
海灣地區的氣氛變得越來越緊張，一場舉世矚目的戰爭迫在眉睫。
麵對美國和其他國家的出兵行動以及國際社會的經濟製裁，伊拉克總的戰略意圖是拖延戰爭的爆發，使海灣衝突長期化、複雜化，進而分化以美國為首的軍事陣營，打破對伊拉克的各項製裁，保住既得利益，同時做好軍事上防禦作戰的準備。