Главный удар наносили 4-й гвардейский механизированный корпус, 230-я и 73-я гвардейская стрелковые дивизии, 1-я и 6-я Пролетарские дивизии, 5-я и 21-я ударные дивизии 1-го Пролетарского корпуса Народно-освободительной армии Югославии в направлении Банички-Вис, Аутокоманда, площадь Славия, крепость Калемегдан. Вспомогательный — 11, 16, 36-я и 28-я ударные дивизии 12-го корпуса югославской армии в общем направлении на Чукарица, Топчидер, Главный вокзал. Штурм города обеспечивали артиллерия и авиация 3-го Украинского фронта, а также корабельная артиллерия Дунайской военной флотилии.
В соответствии с приказом югославского командования 1-й Пролетарский и 12-й ударный корпуса построили свои боевые порядки в четыре колонны. Первую колонну составлял 12-й корпус (11, 16, 28-я и 36-я ударные дивизии) под командованием генерал-майора Данилы Лекича. Она имела задачу главными силами наступать вдоль правого берега Савы, через Чукарицу и Жаркого, на Главный вокзал и Савский мост. Во вторую колонну была выделена 6-я Пролетарская дивизия под командованием полковника Джоки Иованича с задачей наступать через Топчидер в направлении на Теразие и Калемегдан. В третью колонну вошла 1-я Пролетарская дивизия под командованием полковника Васо Йовановича, которая должна была прорвать оборону противника на южной окраине города и, наступая через Баницу, Дединье на площадь Славия, пробиться в центр города, выйти к Калемегдану. Четвертую колонну составляла 5-я ударная дивизия под командованием полковника Милутина Морачи. Она имела задачу продвигаться к Калемегдану с востока в полосе между улицей Короля Александра и правым берегом Дуная. В общий резерв выделялись 21-я ударная дивизия, которая под командованием полковника Милое Милоевича сосредоточилась севернее и восточнее Авалы, в районах сел Бели-Поток, Зуце, Лештане, и 23-я ударная дивизия 14-го корпуса под командованием подполковника Миладина Ивановича и политкомиссара Воина Поповича, которая занимала район южнее Авалы.
Боевой порядок советских войск был построен в два эшелона. В первом эшелоне наступал 4-й гвардейский механизированный корпус, во втором — 73-я гвардейская и 236-я стрелковые дивизии. В центре боевого построения находилась наиболее сильная 36-я гвардейская танковая бригада.
Войска поддерживали корпусная артиллерийская группа и авиация.
Для надежного подавления обороны противника при штурме города по указанию генерал-полковника М. И. Неделина была создана крупная группировка артиллерии. Следует заметить, что количество стволов в ней беспрерывно увеличивалось. Так, если в начале штурма в бою участвовало 300 орудий и минометов, то спустя два дня их количество возросло до 633.
Для успешного авиационного обеспечения штурма Белграда требовалось в кратчайший срок перебазировать соединения 17-й воздушной армии ближе к Белграду. Выполнением этой задачи, а также организацией взаимодействия авиации и наземных войск руководил лично командующий 17-й воздушной армией генерал-полковник В. А. Судец, вылетавший для этой цели на командный пункт командира 4-го гвардейского механизированного корпуса и в районы новых аэродромов. В результате усилий командиров всех степеней, от ответственных представителей высших штабов до командиров соединений и частей Красной армии и НОАЮ, все наиболее важные вопросы, от которых зависел успешный ход и исход штурма Белграда, были тщательно отработаны.
Для борьбы с противником в городе в танковой и механизированных бригадах корпуса создавались штурмовые отряды и штурмовые группы из пехоты, артиллерии, танков, минометов, огнеметных и саперных подразделений. Каждая из бригад сформировала по одному штурмовому отряду, а мотострелковые батальоны — по 1–2 штурмовые группы. Штурмовые отряды и группы получили задачу наступать впереди своих частей или соединений, расчищая им путь. Каждый штурмовой отряд или группа имели в своем составе по роте бойцов Народно-освободительной армии.