帖木兒東征明帝國的主要目的，一是在於重建成吉思汗帝國，二在於宣揚伊斯蘭教。其實帖木兒帝國和成吉思汗帝國還是有區別的，成吉思汗重在真正地擴張領土，而帖木兒則主要是建立傀儡政府，擴張勢力範圍，自己親自統治的土地不過中亞周圍。帖木兒在西亞、南亞、東歐都是這麼做的，我們有理由相信，他在東亞也準備這麼做，說白了就是在中國建立一個或幾個臣服於他的伊斯蘭教國家。
經過十多年的情報偵察，帖木兒對新疆和中國北部和中部的地形、兵力部署已經瞭如指掌。當時叫“蒙古斯坦”，後來叫“突厥斯坦”的新疆地區本來就是察合臺汗國屬地，此時其西部基本上均臣服於帖木兒，北部屬於北元的勢力範圍，東部則臣服於明朝。公元1400年，帖木兒的孫子伊斯坎達就在蒙古斯坦發動過一場戰爭，攻下了于闐等地，一直推進到塔里木河中游。他的成就引起了幾個無能長輩的嫉妒，於是被召回撒馬爾罕，以違反軍隊節度的罪名軟禁至死。這位小軍事天才死時年僅15歲。帖木兒雖然不是察合臺家族的直系後代，但若御駕親征，以強大的實力征服整個蒙古斯坦自當易如反掌。雖然如此，但帖木兒還是努力撮合着自己幾個孫子與蒙古部落首領女兒的婚事，甚至向北元的使者們開空頭支票說：“帖木兒的子孫豈能與成吉思汗的子孫相提並論?朕千秋萬歲之後，自當在成吉思汗的子孫中擇賢而立……”
帖木兒已經有了一張極其詳盡的軍用地圖，按照他自己挑選的線路，他的騎兵從於闐到北京需要走161天。在突厥斯坦和甘肅、陝西行軍，最大的挑戰是水源匱乏。軍用地圖上面標有所有重要的水源，但它們依然難以供應他的大軍。因此帖木兒決定：自己先率20萬精兵東征，並留一部分士兵沿路屯田，此後從中亞逐年調援兵。兵力不是問題，他的印度之戰動用了80萬軍隊，俄羅斯之戰30萬，土耳其之戰超過50萬。何況“元時回回遍天下”，新疆、甘肅、陝西、寧夏、內蒙、四川等地的穆斯林和蒙古人也都是潛在的兵源。
爲了防止遠征計劃的機密泄漏，1404年冬天，所有外國人都被勒令離開撒馬爾罕，其中也包括克拉維約大使。雖然如此，但通過分析帖木兒此前的一些言行，我們還是可以猜測出他的大致進軍計劃：若初期的外交、間諜和軍事行動都不順利，就實行緩策，奪取蒙古斯坦，等待援軍，再圖攻明;中策，佔領蒙古斯坦，直入河西走廊，奪取關中地區，先鞏固陝甘寧，再等援軍，徐圖中原;急策，若北元和蒙古斯坦積極配合，明軍又不堪一擊，就沿黃河長驅東進，截斷大運河，與北元圍攻北京城。黃河流域已定，再圖江淮，因爲那裏河流縱橫，不適合他的重騎兵運動。要找個中國青年(最好是穆斯林)，宣傳他是出逃的朱允炆，立他爲中國皇帝(當然是傀儡)，以與朱棣對抗。此外，還要積極策反明軍中的蒙古族、回族、知識分子(他們普遍對朱棣不滿)這三類人。
明帝國雖然努力學習唐朝制度，但依然繼承了很多宋朝弊政，軍隊內重外輕就是一大問題。朱元璋時，“京軍三大營，一曰五軍，一曰三千，一曰神機……洪武四年，士卒之數，二十萬七千八百有奇。成祖增京衛爲七十二。又分步騎軍爲中軍，左、右掖，左、右哨，亦謂之五軍。”吏部侍郎王邦瑞攝兵部，因言：“國初，京營勁旅不減七八十萬，元戎宿將常不乏人。自三大營變爲十二團營，又變爲兩官廳，雖浸不如初，然額軍尚三十八萬有奇。”可見明朝開國時，京軍三大營總兵力有七八十萬，洪武四年裁減至二十萬七千八百有奇，永樂初年又擴編到三十八萬有奇。洪武二十六年，把全國劃分爲17個“都指揮使司”(簡稱都司，即軍區)：北平、陝西、山西、浙江、江西、山東、四川、福建、湖廣、廣東、廣西、遼東、河南、雲南、貴州、大寧、萬全都司，以及後改設的北平行都司、陝西行都司、福建行都司、山西行都司、中都留守司等。如果帖木兒來犯，能夠及時進行有效抵抗的，只有陝西都司和陝西行都司兩個軍區。
明邊軍實行衛所制，“五千六百人爲衛，千一百二十人爲千戶所，百十有二人爲百戶所。”陝西都司下轄20衛：西安左護衛、西安右護衛、西安中護衛、西安前衛、西安後衛、延安衛、綏德衛、平涼衛、慶陽衛、寧夏衛(明中期以後分爲寧夏前衛、寧夏中衛等)、臨洮衛、鞏昌衛、西寧衛、漢中衛、涼州衛、莊浪衛、蘭州衛、秦州衛、洮州衛、甘肅衛、山丹衛，以及鳳翔千戶所、金州千戶所等幾支小部隊。另有西河中護衛，後改雲南中護衛，調離陝西。永昌衛、涼州衛、莊浪衛、西寧衛、山丹衛後來調給陝西行都司，陝西都司於是還剩下15衛2所。
陝西行都司本來只有3衛3所：甘州衛、肅州衛、鎮番衛、鎮夷千戶所、古浪千戶所、高臺千戶所，洪武十二年後分甘州衛爲甘州左衛、甘州右衛、甘州中衛、甘州前衛、甘州後衛，共五衛，又從陝西都指揮使司調來永昌衛、涼州衛、莊浪衛、西寧衛、山丹衛，合計12衛3所。
綜上所述，帖木兒要對付的明軍一線兵力共計27衛5所，滿額總兵力約15萬5千人。二線兵力爲山西、河南、四川都司，山西都司7衛5所，河南都司12衛6 所，四川都司14衛3所，共計33衛14所，滿額總兵力約20萬人。其餘部隊距離太遠，很難在半年內趕赴陝西、甘肅前線。
需要說明的是，上述數字均爲理論最大值，而且把所有的“所”都視爲千戶所，而沒有考慮百戶所的情況。明末兵力往往不及滿額兵力的三分之一，“支糧則有，調遣則無。比敵騎深入，戰守俱稱無軍。即見在兵，率老弱疲憊、市井遊販之徒，衣甲器械取給臨時。”明初的情況應當好很多，但問題依然存在，且一般性傷病、換防、屯田造成的減員勢所難免。另一方面，帖木兒的20萬軍隊數字可能也有誇大，但以其國力看，不會誇大太多，此後的援軍估計也不會少於此數。我估計雙方的一線和二線戰鬥人員都應該略多於10萬人，帖木兒可以在蒙古斯坦臨時徵兵，明朝也可以在陝甘寧當地臨時徵兵。論士兵數量，沒有哪方佔據絕對優勢。明軍佔有防禦地利，帖木兒也以擅長攻堅聞名。從純軍事角度看，雙方的實力屬於同一個檔次。當然，帖木兒的部隊都是跟他連打了8年仗的百戰之餘，戰鬥經驗豐富。明軍上層雖經過朱元璋的清算缺乏帥才，但基層官兵中大多是經歷了反元鬥爭及靖難之役的百戰強軍，且軍事防禦體系完備。所以兩軍各有優勢。
