州各藩的精锐力量与幕府直属部队，具体兵力分配如下：
福冈藩出兵六千，由黑田忠之亲自统领，作为联军主力，负责正面攻坚，主攻岛原半岛的日野江城。
佐贺藩出兵五千，由锅岛忠直统领，作为副主力，负责进攻岛原半岛北部的森岳城、
有明城，切断叛军的陆路退路。
唐津寺泽藩出兵一千五百人，由寺泽氏家老统领，负责支援陆路作战，清剿岛原半岛的叛军残部。
熊本细川藩出兵两千五百人，由细川忠利统领，驻守肥后地区，防备增田义次的叛军南下逃窜，同时负责保障联军的后勤补给，运送粮食、火药与武器。
其余一万五千人，为幕府直属部队与四国、关西赶来的援军，由松平信纲亲自统领，作为预备队，随时支援各线作战。
兵力构成上，联军共计有武士五千人，皆是各藩的精锐，配备有精良的长刀、胴丸甲与火绳枪，擅长白刃战，是攻坚的核心力量。
足轻两万两千人，大多是各藩征召的百姓与流民，装备简陋，仅有竹枪、短刀与少量破旧甲胄，主要负责搬运物资、挖掘壕沟、封锁城池等辅助任务。
火绳枪手三千人，配备有日式火绳枪，射程较短，火力较弱，主要负责远程支援，压制叛军的火统手。
水师方面，联军共计调集战船一百二十艘，其中安宅船五艘，是大型战船，体型庞大，可搭载百名士兵与多门大筒（日式火炮），火力雄厚，负责正面牵制明军水师与叛军水师。
关船五十艘，是中型战船，速度较快，可搭载五十名士兵，配备有少量大筒与火绳枪，负责巡逻海域、拦截叛军的战船、运送士兵与物资。
小早六十五艘，是小型战船，体型狭长，速度极快，擅长浅滩航行，主要负责侦察、
偷袭与传递情报。
水师部队，由福冈藩水军奉行黑田直之担任水师总大将，统筹水师作战，佐贺藩家老锅岛茂纲担任陆路先锋，率领五千足轻与一千武士，率先出兵，进攻岛原半岛的外围据点。
指挥体系上，黑田忠之被幕府授权为九州联军总大将，统筹全局，负责指挥所有陆路与水师部队的作战。
锅岛忠直担任副师，专责陆路攻坚，协助黑田忠之指挥陆路部队。
细川忠利负责后
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