Trong suốt ngày 3 tháng 8, Bắc Việt không theo dõi được các hoạt động của các chiến hạm Hoa Kỳ. Tuy nhiên, Maddox ghi nhận vào lúc 20:30H, có một tàu chiến di chuyển về hướng đông nam dùng radar loại “skinhead” theo dõi. Tàu phóng lôi này sau đó mất hút về hướng đảo Hải Nam.
Qua sáng ngày 4 tháng 8, các ghe đánh cá ngày hôm trước không còn nữa nhưng có một tầu dầu nhỏ xuất hiện gần Hòn Mê. Khi thấy bóng các chiến hạm Hoa Kỳ, chiếc tầu này vội lẩn trốn vào sau hải đảo.
Hai khu trục hạm tiếp tục tuần tiễu dọc bờ biển Bắc Việt như ngày hôm trước, giữ khoảng cách trên 16 hải lý và thường trong nhiệm sở tác chiến. Vào khoảng 10 giờ sáng, một tàu chiến Bắc Việt gần bờ bắt đầu theo dõi 2 chiến hạm Mỹ bằng radar “skinhead”.
Tới chiều 4-8, hai chiến hạm hướng ra ngoài biển khơi. Tin khí tượng cho biết thời tiết xấu, trời không trăng sao và rất tối với tầm nhìn xa chừng 300 mét, sóng 5-6 feet (2 mét), gió chừng 17 knots (30 km/h). Theo kinh nghiệm, trong điều kiện thời tiết như vậy, nhiều sóng giả thường xuất hiện trên màn ảnh radar. Các sóng giả này lúc ẩn lúc hiện, khi rõ khi mờ hoặc đột nhiên biến mất.
Theo kế hoạch, hai chiến hạm di chuyển theo đội hình hàng dọc với khu trục hạm Turner Joy có nhiệm vụ quan sát để hai chiến hạm không đụng nhau, giữ vị trí phía sau, cách khu trục hạm Maddox chừng 1.000 yards. Như vậy, radar hải hành của Turner Joy thường phải để ở tầm ngắn để ban đêm dễ dàng quan sát vị trí cả hai chiến hạm. Khu trục hạm Maddox vì radar mạnh hơn nên được dùng để phát hiện các hồi ba tầm xa.
Về pháo, Maddox sẽ bắn đạn chiếu sáng để soi sáng mục tiêu, còn Turner Joy có súng bắn nhanh hơn sẽ bắn tiêu diệt. Nếu cả hai chiến hạm đồng loạt bị máy bay và tàu chiến tấn công, Maddox sẽ tập trung hoả lực vào các mục tiêu trên biển, còn Turner Joy với súng bắn nhanh sẽ đảm nhận trách nhiệm phòng không. Khu trục hạm Turner Joy tuy cũng có 3 ụ súng 127 ly, nhưng đây là những ụ súng đơn không giống Maddox gồm những ụ súng kép. Như vậy, kể về hoả lực pháo 127 ly, Maddox có 6 khẩu, Turney Joy chỉ có 3 khẩu, nhưng lại bắn nhanh hơn nhiều. Theo đúng thông lệ, các ụ súng 127 ly của Turnẻ Joy cũng được đánh số 51 (đàng mũi) và 52, 53 sau lái. Ngoài ra, khu trục hạm Turner Joy cũng có 2 đài kiểm xạ: 51 trước mũi và 52 sau lái. Về tình trạng khiển dụng, ụ súng 51 bị hư hỏng hoàn toàn không sử dụng được nên phía trước chỉ có hải pháo 76 ly do đài kiểm xạ 51 điều khiển. Đài kiểm xạ này cũng bị trục trặc vì radar hải pháo tuy khiển dụng nhưng không chính xác. Trong đêm 4 tháng 8, ụ súng 52 nạp đạn nổ mạnh và ụ 53 nạp đạn thời chỉnh nổ cách mục tiêu 50 feet để bắn máy bay cũng như tàu phóng lôi.