Połowę siły niemieckiej 5 Dywizji stanowiły pododdziały rumuńskie. Państwa Osi posiadały też 52 myśliwce w zasięgu operacyjnym Ploeszti (dzienne myśliwce Messerschmitt Bf 109 i nocne Bf 110, a także różne typy rumuńskich myśliwców IAR-80). W obronie Ploeszti Królewskie Rumuńskie Siły Powietrzne dysponowały samolotami z 5 eskadr: 61 (IAR 80B), 62 (IAR 80B), 45 (IAR 80C), 53 (Bf 109G) i 68 (Bf 110). Obrona ta uczyniła Ploeszti trzecim lub czwartym najsilniej bronionym miastem w Europie, po Berlinie i Wiedniu lub Zagłębiu Ruhry, a tym samym najsilniej bronionym obiektem państw Osi poza III Rzeszą.
Plan misji thumb|left|Przybliżona trasa lotu bombowców do Ploeszti 1 sierpnia 1943 r. Amerykańska 9 Armia Powietrzna (98 i 376 Grupa Bombowa) była odpowiedzialna za przeprowadzenie nalotu, a częściowo utworzona 8 Armia Powietrzna dostarczyły trzy dodatkowe grupy bombowe (44, 93 i 389). Wszystkimi wykorzystanymi w akcji bombowcami były B-24 Liberator.