В состав ЮОО входили: 1-я гвардейская механизированная бригада, а также три механизированные бригады из Шабача, Крагуеваца и Валево. В начале октября на помощь ЮНА пришла элитная воздушно-десантная бригада из Ниса. Кроме того, в военной операции участвовали подразделения военной полиции, прибывшие из Белграда. Огневую поддержку федералов обеспечивали 3 отдельных артиллерийских полка, вооруженных, как ствольной артиллерией, так и системами залпового огня. Воздушная поддержка ЮНА обеспечивалась 252-м смешанным истребительно-бомбардировочным полком и специальной транспортной группой, базирующейся в Батайнице. Вдобавок к этому, подразделения югославской армии могли обратиться за помощью к 172-му смешанному истребительно-бомбардировочному полку и 353-му разведывательному подразделению из Моцара.

Силы Вуковарской обороны состояли из 4-го батальона 3-й гвардейской бригады, бойцов 1-й гвардейской бригады (всего 400 человек), 300 полицейских, рекрутированных из Вуковара, Славонски Брода и Вараждина, а также 1100 добровольцев (в числе которых были СПО-шники, ЗЕНГ-овцы, а также уголовные элементы). Стоит отметить, что хорваты составляли 2/3 от числа всех защитников города. Оставшуюся треть составляли представители других национальностей, в том числе и сербы, решившие драться за город вместе с друзьями. Первым командиром обороняющегося Вуковара стал Томислав Мерпеч (известный по зачисткам сербского населения в Хорватии), на смену которому пришел Марин Видич. Познакомившись с сотрудниками Мерпеча Видич написал Туджману гневное письмо, в котором сообщал о том что штаб оккупирован уголовниками, которые терроризируют не только сербское, но и хорватское население города. После отзыва Видича, не сработавшегося с Туджманом, ему на смену пришел Миле Дедакович, который внес наибольший вклад в оборону городских кварталов.

Со временем в число защитников города влились дополнительные хорватские подразделения, переброшенные с других участков фронта. Защитники Вуковара располагали в основном легким стрелковым оружием, несколькими пулеметами и некоторым количеством РПГ M80 Zolja. Кроме того, у хорватов были 90-мм противотанковые системы типа «Оса», 120-мм минометы, три 105-мм гаубицы и некоторое количество 76-мм пушек ЗИС-3 и Б-1 (боеприпасов к орудиям было мало, и они ценились на вес золота). Оружие, еда и медикаменты попадали в город по «кукурузной дороге», проходившей через кукурузные поля, раскинувшиеся в окрестностях деревень Маринци и Богдановичи. В октябре 1991 года эта транспортная артерия была прервана — федералы замкнули вокруг города блокадное кольцо.