1938 年 2 月至 5 月，军委会就制定了《宜昌巫山间江防计划方案》及《宜昌、巫山间江防计划要塞配备及宜昌附近作战计划》，着力加强长江上游的防卫。1938 年 10 月武汉失守以后，国军海军先后撤守至长江中上游。
为阻止日军从水路入侵陪都重庆，1939 年秋，蒋介石任命吴奇伟为第六战区(湖北)副司令官兼长江上游江防总司令，任命李及兰为江防总部副总司令，驻鄂西宜昌秭归县三斗坪，全力拱卫陪都重庆。
鄂西宜昌，依山傍水，座落在风光如画的长江三峡入口处。石牌面向宜昌，背靠大山，四周群峰巍峨，惊涛拍岸，地势险峻。”蜀道三千，峡路一线”。它背靠天府之国四川盆地和山城重庆，怀抱鱼米之乡的江汉平原，总绾川鄂渝湘四省市之要冲。沿长江而上，经三峡可达巴蜀之地，顺江而下，可抵沪宁之境;因此享有”上控巴蜀、下引荆襄”，”三峡门户、川鄂咽喉”的称誉。在抗战时期，宜昌作为陪都重庆最后的国防门户。宜昌地方虽小，干系重大。一旦失守，日军将溯江而上，突破三峡天险，直逼陪都重庆，将危及国民政府、危及中华民族。 为阻止日军从水路入侵陪都重庆，1938 年 10月，第一舰队进驻宜昌。
次年 1 月第一舰队转驻万县，第二舰队接替第一舰队驻守宜昌。 西陵峡航道狭窄、水流湍急，舰船避雷的机动范围受到限制，是使用漂雷的极好地方。所谓漂雷是海军兵工厂因陋就简制造的简易水雷，圆柱形。
像个大汽油桶，内装炸药，上面有 5 个触角，能漂浮在水面上，日军舰船碰到它即导致舰船引发爆炸，常常沉没。雷、炮联防，协同作战，能收到杀伤敌人的更好效果。川江漂雷队分别配属于石牌、庙河、泄滩、牛口、巫山、万县各地。他们勘择雷区，预储漂雷，备于必要时施放。水陆联防，配备十分严密。[2]1789-1790 1938 年 12 月，中国海军在石牌设置了第 1 炮台，其左右有第 1、2 分台，安装苏联援助的山野炮共 10 门，位于长江三峡要塞炮台群的最前线。与之相配套的还有 1 个川江漂雷队、1 个烟幕队，1个观察所和 1 部无线电台等。川江漂雷队，队长为叶可钰。留英海军学生的原舰长方荣转任总台长，副台长江叔安。并先后在长江三峡宜昌至万县间择险构筑要塞炮台大小 10 余座。 1939 年 1 月，陈季良司令率第一舰队由宜昌转驻万县，当时第一舰队剩下有”江元”、”楚观”、”楚同”、”楚谦”，炮艇”义宁”、”威宁”，运输舰”克安”、”定安”，测量舰”甘露”，共计 9 艘。 同时曾以鼎司令率第二舰队接替第一舰队驻守宜昌，当时第二舰队剩有炮舰”永绥”、”民权”，浅水舰”江鲲”、”江犀”，鱼雷艇”湖隼”，共计 5艘。
大部分舰艇分别扼守川江的石牌、庙河、泄滩、牛口、万流、青山洞、巫山、奉节、云阳各段要区。担任水上防务，及维持水上治安，协助当地防空部队，共同担负对空作战任务。 另以克安、定安两运舰停泊川江下游，除执行战时任务外，准备日军万一溯江西犯，立即下沉，以之阻塞水道。国军海军在长江上游参酌敌情，决定使用漂雷、定雷进行防御。在藕池、沙市、董市、宜都、红花套各处，放置固定水雷。在监利、郝穴、松滋、宜都、平善坝等处放置漂雷。各以雷队扼守，以薛家声总其事，派驻宜昌之海军第二舰队司令曾以鼎指挥节制，策动荆河防战设施。
1939 年 3 月，国军海军选定石牌为三峡设防，命名为”宜(昌)巴(东)要塞区”。第 18 军军长方天兼任司令。原历任 18 军团长、旅长的滕云接替因宜昌战败的刘翼峰任要塞指挥官，到职后即任命长江上游江防军总部作战科长杨执中为参谋长。要塞区下设第一、第二总台，总台长分别为方荣、曾冠瀛。总台下又设牛口、泄滩、庙河(包括九湾溪)、石牌(包括平善坝)4 个分台，以方荣、曾冠瀛、张日章、刘焕乾分别任各个分台的台长，炮台下再分12 个小分台，分别以电讯联系。各炮台安装由军舰上拆卸下来的舰炮和野战炮共 55 门。并在红花套设第一直属台，安装舰炮 4 门。
一分台与总台部同在石牌村，二分台设在石牌上游的庙河，并根据上级规划要求，负责构筑永久或半永久工事。[3]95 总台部设总台长、总台副、军需官、火工长、观测员、通信官、军医官、师爷(秘书)各 1 人，副官 2 人，还有通信兵、炊事兵、勤务兵和普通列兵共 10 多人，由一个军士长负责他们的日常生活管理。分台设分台长、分台副、火工长、观测员各 1人，台员 2 人，炮兵 50 人。
每台配有火炮三至五门不等，口径大小也极不—致，当时根本不存在选择调整的可能性，只能按炮的口径分为两组。 石牌要塞属于第 1 总台管辖。其主炮台处在长江一个 130 度的弯度角上，可以一炮打到南津关，正是”一炮封喉”锁钥之地。当时驻守石牌要塞的海军官兵共有 100 多人。要塞防御设施的部署是：第 1 分台的炮位、观测所、指挥所等工事都设在面对峡江的山坡上，在那里用肉眼可以看到下游的平善坝。工事构筑简陋，仅在山坡上挖一坑道，浇上水泥，覆盖黄土。坑道前部是炮位，后部是弹药库。
炮位之间，炮位与指挥所、观测所之间，没有坑道相连，只有电话可通。第1 分台配置有 6 门炮，其中 4 门 2 磅炮(口径约40 毫米)直接对江面航道;正面左前方的江北是烟幕队，右前方的南岸是鱼雷队;南岸太公沱突出部有了望哨，炮台后方设有观察哨;第 1 分台还配有(口径约 40 毫米)火炮 2 门，设在 2 分台右侧小溪南岸。整个设防的通讯联络灵便，炮台工事坚固;进出方便，视线良好，射界开阔，较为隐蔽;轻重武器构成交叉火网，既能封锁整个江面，又能对来犯之敌给以毁灭性的炮击。并在宜昌葛洲坝、古老背等江面沉塞船只，布设水雷，建立阻塞封锁线。二分台的任务是：在总台部的直接指挥下，如遇日海军进犯至太公沱江心时，在烟幕队的配合下，利用鱼雷攻击，对来犯之敌实施突然炮袭，既能在敌措手不及之下击沉舰只，又可打跨敌之进攻，达到阻击日军进攻陪都重庆的目的。
分台长在指挥所可以用电话统一指挥，也可由台员分组指挥。炮虽然是从军舰上拆下来的，都很陈旧，口径不大，射程不远，射速不高，但占据了有利地形，离江边很近，可以抵近射击，威力十分可观。指挥所有一部从陆军调来的光学测距仪，底线长仅 1 米，很不精确。此外有为数不多的步枪作为警戒用。[4]47-48 由于石牌与宜昌几乎是处于一条线上，要塞炮台的炮火可以封锁南津关及以上的长江江面，极具威慑力，大有”一夫当关，万夫莫开”之势，令日军望而生畏。为确保石牌要塞，国军军委会还派重兵防守。
1939 年 5 月，军委会为了使海军与陆军更好地协同作战，对长江上游设防区重新进行了调整，将宜万江防警备指挥部改为宜巴区江防指挥部，辖区为宜昌至巴东段，从而加强了这一防区的防卫能力。这些海陆军均隶属长江上游江防总司令部，由郭忏(后为吴奇伟)统领三军守备整个长江三峡要塞区，筑起了一道抗击日军的钢铁防线。
具体规划是： 1、规划长江三峡之西陵峡流经的巴东、宜昌各县的沿江两岸地带为江防区。 2、以宜昌县属石牌为第一要塞，建筑坚固堡垒及地下仓库，积储战备粮械物资，训练敢死队屯驻固守。如遇敌寇进犯，誓死不遇，坚守待援。 3、以秭归县属庙河设要塞司令部，由海军驻守。江面狭窄，地形险要，利于坚守。当时的要塞司令为滕云。 4、在秭归县属归州河设江防分监部，储备运收发军粮被服及炮弹，与北岸莲沱的 26 集团军分监部切实联系，配合作好后勤与供应。当时的江防分监是杨晓轩(湖北天门人)。 5、峡口北岸三游洞高地，由北岸 26 集团军总部驻军架炮扼守。江防军在南岸披此切取联系，配合固守。 6、以秭归沙镇溪包括陕西营及马家坝，巴东雾潭洞为大后方。如 1943 年秋，鄂西战役后，有一段时间，江防总部曾暂在沙镇溪办公。
1939 年 10 月，中国海军又在巴万间成立了巴万要塞区第三、第四总台。总台长分别为程嵋贤、刘焕乾。下辖万流、青山洞、云阳、奉节、巫山 5台，安装各种大炮共 47 门。这些炮台及掩体均用钢筋水泥材料构筑，全部建在山洞里面，异常坚固，进出口、枪炮孔乃至通气孔均十分隐蔽。黑洞洞的炮口和机枪眼形成交叉火力网，严严实实地封锁着整个长江江面，尤其第一线之石牌炮台，其火力可以控制南津关以上的江面。 与此同时，海军还在第一、第二总台内，编配烟幕队 2 队，第三总台编配 1 队，以配合要塞作战。水上防区以荆河为前卫，设立川江漂流队，队长叶可钰，下辖 6 个分队，分属牛口、泄滩、庙河、石牌及巫山、万县 6 个要塞点。并将大部舰艇分驻于宜昌、巴东、万县、重庆各地，除担任水上防务外，并协助当地守军防空部队，参加对空作战。 当时，驻守长江三峡要塞区各炮台的海军官兵共有 1203 人。
他们都是挥泪告别心爱的军舰撤到陆地戍守长江天险的。海军官兵面对两岸高山，俯瞰长江东去，经年累月，坚守战斗岗位。在那艰苦的岁月里，一批曾经留学英国受过高等教育的海军将领，他们与士卒同甘苦，共御外敌，身着土布军服，脚穿草鞋，与士兵一起种菜养猪。即使崖石缝里空隙处，也都种满了包谷和杂粮，以弥补食物之不足。然而海军官兵爱国热情十分高昂，他们在炮台掩体壁上题书明志——”铁血要塞”，以表达抗战决心。在第一线石牌要塞的大崖壁上镌刻了：”石牌天险敌胆寒”，一展国军军威。
1939 年 11 月，中国海军组建了长江中游布雷游击总队，辖 5 个布雷队，分辖11 个分队。旨在破坏日军掌握之中的长江水上交通，打击日军赖以为生的战争补给线路。
为了有力地补防长江上游，拱卫陪都重庆，中国军委会对驻宜昌陆军部队作了相应的调整配属： 1、原驻宜昌市的李及兰部第 54 师扩编为 94军，调驻三斗坪北岸太平溪及伍相庙一带，配属江防部。 2、石牌要塞由第 18 军方天(后为罗广文)部驻防，配属。 3、黄陵庙由第 30 军池峰城部驻防，配属。 4、三斗坪、茅坪由江防总部直属的特务营(即警卫营)驻防，担任江防总司令部及所属各单位的警卫任务。 5、第六战区政治部调来无线电台一队，驻杨贵店，配属江防政治部，收发新闻电报及有关政治部的公文往来电讯。队长名皇南辉。 6、海陆空三军部队调配，酌情随时增减。