بدأ تنظيم الدولة منذ أشهر بالاستعداد لمعركة الموصل، عن طريق بناء خط دفاعي منيع يصد تقدم أي قوات برية قد تحاول دخول المدينة، حيث تم تحريك كافة الحواجز الإسمنتية من داخل الموصل إلى مداخل المدينة. ومن أول التحصينات التي باشر بها التنظيم هو حفر خندق يحيط بمدينة الموصل لازال العمل فيه مستمرا بعمق 1.5 متر وعرض 1.5 متر ويتوسطه حاجز إسمنتي. ووفقا لسكان المدينة فإن الحواجز وضعت في منطقة كوكجلي (شرق الموصل) حيث المدخل إلى الموصل للقادمين من أربيل وتمتد الحواجز على طريق ترابية خارج مدينة الموصل. وبخلاف الحواجز، انتشرت في الأيام الأخيرة مجاميع مسلحة تسمى بـجيش العسرة داخل مدينة الموصل، وهذه المجموعات هم من المقربين لزعيم التنظيم، أبو بكر البغدادي، وتواجدهم في مكان ما هو إلا دليل على وجود البغدادي. وقال ضباط في شرطة نينوى التي تعيد تشكيلاتها ضمن معسكر تحرير نينوى في منطقة دوبردان شرق الموصل، إن تنظيم الدولة يسعى منذ فترة إلى تطوير أسلحته من خلال بعض الغازات الكيميائية التي استولى عليها من الرقة السورية ومدينة الموصل وغازات في مختبرات علمية تمكن من الاستيلاء عليها. ويستخدم التنظيم مضادات أرضية في مقاومة الطائرات والمعروفة برشاشات (57) للرد على أي تحركات جوية إلى جانب حرق إطارات السيارات لاستغلال سحب الدخان المتولدة لتمويه الطيران أو تخزينها لنفس الغرض.