张霈芝等人的谋刺计划设计了几种方案：
第一，金边最大的现代夜总会，西哈努克一定会在那儿设国宴款待刘少奇，可埋伏人手于附近或乔装饭店人员，伺机将手榴弹掷向刘少奇的座驾。
第二，在刘少奇受邀欣赏电影或戏剧之公共场所，将手榴弹掷向刘少奇。
第三，把毒药放在刘少奇的食品内。不过，虽经介绍认识几名厨师，但张霈芝等人认为都不大可靠，更遑论"下毒"，此方案被否决。
至于第一与第二方案，风险大，命中率不高，又不能全身而退，也被否决。最后，终于决定在刘少奇访柬的必经之路上"挖地道、埋炸药"。引爆的时间预计在5月1日刘少奇一行从机场到金边时进行。这一计划由张霈芝、农稔祥主持，另外13人执行。这是台特执行暗杀计划的重点，投入的人力物力最多。国内有传台特企图收买机场人员，在刘少奇的座机上安放定时炸弹，以便让1955年的"克什米尔公主号"事件重演。但张霈芝的回忆根本没有提到这点，估计台特认为中共安全部门对此已提高警惕，难以下手，因此未将这一方案纳入计划。
从1961年10月到1963年，台湾特务通过南越政府驻柬埔寨代表处以"外交邮袋"方式，从西贡往金边偷运暗杀器材，包括炸药、雷管、定时器、燃烧弹、手榴弹、消音枪支等。
杨尚昆、袁庚出马，意外获得10封"密信"
当时，中国领导人出访的安全保障工作由中共中央副秘书长、中央办公厅主任杨尚昆负责。中国早已察觉台特的阴谋活动，感到事态严重，于是在1963年3月28日成立了中央安全领导小组，由杨尚昆任组长，国务院侨委负责人廖承志和中央调查部副部长孔原任副组长，以确保刘少奇出访的安全。
