1965年5月14日，中國第二次核試爆後，蔣介石決定派蔣經國赴美，去告訴美國政府「此為我民族生死存亡關頭，刻不容緩，我人為求生存計，不能不速即決心反攻，以儘我對國家人民弔民伐罪之責任。」[5] 但是，美國對蔣經國訪問日程遲遲不答復，一直拖到7月初才正式邀請他9月20日訪美，蔣介石等不及了，決心不顧美國態度，單方面行動，執行「國光計畫」。
1965年5月25日，蔣介石主持作戰會議，決定「巨光與虎嘯二計畫同時準備。」[6] 6月17日，蔣介石前往陸軍軍官學校召集軍方開會，要求主要軍官預留遺囑，準備獻身反攻作戰。同時，「國光計畫」作業室著手擬定正式反攻D日（D-Day）。[7] 6月20日，21日，蔣介石連續兩天在陸軍第二軍團與張國英中將，于豪章中將研究「巨光計畫」，認為「其比『虎嘯計畫』似為妥當，而有勝算也。」[8] 6月25日，蔣又將「巨光計畫」擴大修正為「國光十二號計畫」，即由金門，澎湖突擊登陸石獅圍頭半島後，前進配合攻略廈門的「虎嘯計畫」部隊。7月5日，蔣巡視陸軍特種作戰指揮部，與指揮官王永樹研究支援「國光十二號計畫」，在兩棲登陸前先空投陸軍特種部隊，破壞鷹廈鐵路。[9] 7月3日，蔣介石在日記中寫道「反攻行動與D日已於本週定有腹案，令國防部與各軍總部積極限期完成，但未告其D日也。」[10] 到底哪一天是D日呢？
7月5日，蔣介石接見中情局台北站站長納爾遜，要他請中情局副局長克萊恩立即來臺。[11]克萊恩當時是兩蔣與白宮聯絡的特殊管道，深獲兩蔣信認。美國原已邀請蔣經國9月20日訪美，但蔣介石恐「延誤我反攻行動之日期」，遂約克萊恩「先來此相談，以明告我之決心與行動，不能延至九月以後」。雖然此舉將使美國政府「對我反攻行動有所警覺，但對我亦有掩護之妙處」。[12]
7月7日至10日，蔣介石巡視金門，澎湖各軍事單位，「作爲戰前對準備與敵情之總觀察也。」[13] 7月11日，蔣介石召見黎玉璽，指示備戰與D日大意。[14]7月13日，蔣介石於空軍總部主持戰備總檢討會，聽取空軍司令徐煥昇簡報各種作戰計畫的兵力準備，以及針對美方贊同，默認及不贊同等態度而提出的相應對策。蔣說「美國沒有可靠政策而且常常變更，我們應思考如何以現有兵力作戰，在最壞的情況下，至少要考量作戰三天。」蔣介石決定，先求空軍決戰，然後空投特種作戰部隊，第三日再實施兩棲登陸，展開正規作戰。而作戰要領是先毀滅共匪轟炸機優勢。他認為，開戰三日之內，可以察知美國的態度。蔣打算國軍先開戰，再把美國拖下水。
