Архипелаг четырёх больших островов (Эзель, Даго, Моон и Вормс) и множества мелких с самого начала войны постоянно укреплялся. Так, на островах было установлено 57 мощных орудий: 8 орудий калибра 305 мм, 5 орудий – 254 мм, 32 – 152 мм, 4 – 130 мм и 8 – 120 мм. Моонзундская минно-артиллерийская позиция состояла из минных заграждений, 9 береговых и 12 зенитных батарей. Острова обороняла усиленная пехотная дивизия генерала Иванова – около 10 тыс. пехоты и 2 тыс. конницы.

Комендантом Моонзундского укрепрайона был контр-адмирал Свешников, его штаб располагался в Аренсбурге. Обороной важнейшего участка – полуострова Сворбе командовал капитан 1-го ранга Кнюпфер.

Россия имела значительные военно-морские силы в районе Рижского залива: 2 старых линкора, 3 крейсера, 3 канонерки, 26 больших и средних эсминцев, 7 малых, 3 британские субмарины, много тральщиков и вспомогательных судов. Всего более сотни боевых кораблей и судов. Командовал этими силами вице-адмирал Михаил Коронатович Бахирев. Основной задачей русского флота была защита Ирбенского пролива и взаимодействие с армией. Однако, несмотря на внушительность русских береговых и морских сил, оборона островов и Рижского залива имела ряд существенных недостатков.

Самым слабым местом была бухта Тага на западном берегу Эзеля. Бухта являлась практически единственным местом, где следовало ожидать высадки вражеского десанта на остров. Достаточно обширная и глубокая, эта бухта была доступна для германцев, так как другие удобные для десантирования места со стороны Рижского залива были недоступны из-за минирования в Ирбенском проливе. Разумнее всего было именно здесь создать наиболее мощную оборону. Но бухту защищало всего две батареи (8 орудий калибра 152 мм) и небольшое минное заграждение. Правда, оборону бухты пытались усилить с помощью эсминцев и подводных лодок, которые приходили на дежурство со стороны Кассарского плёса. Большим недостатком также было отсутствие укреплений со стороны суши на полуострове Сворбе. Это делало беззащитными три батареи на мысе Церель.

Отрицательное влияние на оборону островов оказали также общее разложение русских вооруженных сил и ситуация в сфере командования. За неделю до начала сражения вице-адмирал М. К. Бахирев и контр-адмирал В. К. Старк (командир отряда эсминцев) подали в отставку, объясняя своё решение некомпетентным вмешательством судовых комитетов в оперативные планы командования и упадком дисциплины на кораблях. Отставку не приняли. В начале сражения за острова контр-адмирал Свешников бежал на Гапсаль (Хапсалу), а контр-адмирал Владиславлев (начальник штаба дивизии подводных лодок) скрылся в неизвестном направлении.