5月4日早晨，冲绳岛的日本守军发动全面反攻；计划的制订者长勇中将希望守军能够借此机会一举扭转败局。几天前，第三十二军的高级军官在长勇的办公室开会，敲定反攻计划，决定让部队离开“安如磐石的山洞”，向外推进发起反攻。第三十二军司令部所在的位置是一套巨大的地下坑道体系，从北向南横穿首里城下方的山体，总长1 280英尺，两侧开凿有洞穴，还设有一条向左的侧道。长勇的办公室是一个用粗木板做墙壁、用方木做顶梁柱的房间，与其他所有高级军官的房间一样，位于侧道的西北端，与首里城地表至少距离100英尺。
这是一次争论不休的会议，要靠大量的清酒缓解紧张的气氛。除了牛岛中将，第三十二军的高级军官全体出席会议。牛岛一如既往没有参加讨论，准备等到会议结束后听取最终的结论，再做出决定。于是，长勇成为会议的主持者。他认为，美军现在占据上风，如果日本守军无所作为的话，那么敌人早晚会突破首里防线，全歼第三十二军。另外，趁着日军主要兵力尚且完整，是时候向敌人发出“致命”一击了。
与此前一样，八原大佐仍然是进攻行动最主要的反对者；他认为自己制订的防御策略取得了良好的效果。尽管美军的火力和兵力都占尽优势，但每天却只能向前推进不到100米。此外，到4月底，第三十二军已经成为唯一一支“在美军登陆三十天后仍然能够有组织抵抗”的日军部队。考虑到现实情况，守岛部队必须坚持之前的作战策略。他坚定地认为，“敌强我弱时强行发动进攻属于鲁莽之举，必将导致失败”；到那时，第三十二军就“无法在冲绳岛拖住美军以延缓美国入侵日本本土的步伐”。这无异于严重的失职。
然而，只有极少数参会的军官赞同八原的观点，其中大部分都是参谋人员。绝大多数军官士气低迷，不愿听到接连不断的战报汇报前线正在损失兵力和失守据点，不愿眼睁睁地看着逐渐逼近的美军炮火不断地炸死哨兵，也不愿忍受炮弹爆炸后沿着通风管道灌入坑道的毒烟；他们全都准备孤注一掷，发动突然袭击。就算反攻只有十分渺茫的希望能取得成功，也总好过不可避免的失败和死亡。长勇最坚定的支持者是思想保守的第六十二师团指挥官藤冈武雄中将；他在会上表示，“第六十二师团的官兵普遍希望在（师团的）防区内开展决定性的进攻行动”。考虑到长勇和大多数高级军官都支持反攻计划，牛岛下令5月4日发动全面反攻，宣称这是一次“值得敬佩的致命攻击”。
最终的反击计划显示，日军的野心已经膨胀到了荒唐的地步：第三十二军动用所有尚能作战的陆地、空中和两栖作战力量，以美军第二十四军和停靠在冲绳岛周围的盟军舰队为目标，发动协同进攻。尽管藤冈中将的态度十分积极，但最初的战斗大都交给由雨宫中将担任师团长、建制相对完整的第二十四师团。首先，第二十四师团准备两路出击，在美军阵线的中部和左（东）翼打开两个缺口。突破美军的前沿阵地后，更多的日军部队就可以沿着缺口长驱直入，不分昼夜开展一系列战斗，直至彻底摧毁美军的第二十四军。与此同时，日军还会派遣只携带炸药包和轻武器的士兵乘坐驳船，同时在冲绳岛东西两侧的海岸登陆，寻找并摧毁美军的坦克和火炮。此外，航空兵也会协同作战，再次向美军舰船发动海啸般的神风自杀式攻击。
八原大佐虽然并不情愿，但还是必须执行命令，制订反击计划。他对计划做出一项重大调整，把第四十四独立混成旅团从原先的预备队阵地后撤到位于首里东北方向的位置，从而把这支部队参加进攻的时间延后1天，即从原先的5月3日调整到5月4日。换言之，第四十四旅团并不能在5月4日那天赶到前线加入战斗，所以反击作战的参战兵力仅相当于原计划的三分之二。八原的目的显而易见，是想让第四十四混成旅团远离战斗，从而尽可能地减少部队的伤亡。最终的攻击命令要求日军士兵：“发挥协作优势。每个士兵都必须杀死至少10个美国兵。”
5月3日黄昏，神风特攻队开始攻击美军舰船，7架自杀式飞机击中了在10号雷达巡逻哨执行任务的亚伦·沃德号(Aaron Ward)驱逐舰，导致45人死亡、49人受伤。多亏舰上官兵英勇无畏，不顾接连爆炸的弹药奋力救火，亚伦·沃德号才没有沉没，并等到救援，最终被其他舰船拖到庆良间群岛接受紧急维修。尼米兹海军上将发电报表扬亚伦·沃德号的舰长：“我们所有人都钦佩这艘永不言败的战舰。你们的表现棒极了，请接受我的嘉奖。”
是夜，日军第二十六船舶工程师联队的700名士兵携带反坦克炮、重机枪、轻武器以及上千个炸药包，在那霸附近登上驳船，趁夜色向位于美军大后方的登陆场大山(Oyama)驶去。然而，日军因计算方位出现失误，没能前往大山，反倒在距离美军前沿阵地不远处，也就是由第一陆战团的B连和C连严密布防的小湾登陆。凌晨2:00,B连和C连的士兵发现近岸海面上有10艘驳船，立即用机枪扫射。B连的迫击炮队长借着海军发射照明弹的亮光，总共发射了至少1 000枚60毫米
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