В резерве фронта находились стрелковая дивизия и истребительно-противотанковая артиллерийская бригада. Кроме того, командующий фронтом в ходе операции передал в 57-ю армию часть сил из Софийской оперативной группы войск. Глубина операции советских войск планировалась в 250–300 км. В целях дезориентации противника относительно направления главного удара, сковывания его сил на флангах, воспрещения маневра силами и средствами как вдоль фронта, так и из глубины, план операции предусматривал разные сроки начала наступления. Первыми на белградском направлении должны были перейти в наступление левофланговые соединения 2-го Украинского фронта, а югославские и болгарские войска — на нишском направлении. Затем уже, после полного сосредоточения и развертывания, — основные силы 3-го Украинского фронта на своем направлении (Директива Ставки ВГК № 220233 от 1 октября 1944 года). Однако быстро меняющаяся обстановка впоследствии заставила внести коррективы в эти планы.
Белградская операция проводилась в два этапа. На первом этапе (28 сентября — 10 октября) основную роль выполняла армия генерала Н. А. Гагена, действия которой имели решающее значение для развития наступления всего фронта. Армии предстояло прорвать оборонительный рубеж противника на болгаро-югославской границе, во взаимодействии с частями 14-го армейского корпуса Народно-освободительной армии Югославии полковника Радивоя Йовановича преодолеть сопротивление немецких войск в еще не освобожденных районах Восточной Сербии, овладеть перевальными участками дорог, выйти в долину реки Велика Морава, с ходу форсировать ее и, захватив на левом берегу плацдармы, обеспечить ввод в сражение подвижных войск фронта.
Для решения этих задач командующий армией решил первоначально овладеть важными узлами дорог (Неготин, Рготина, Заечар), выводящими на направление главного удара фронта, установить тактическое взаимодействие с 75-м стрелковым корпусом и с корпусом полковника Радивоя Йовановича, надежно обеспечив свой правый фланг, развернуть наступление в западном направлении.
75-й стрелковый корпус (74, 233, 299-я стрелковые дивизии), которым командовал генерал-майор А. З. Акименко, получив на усиление четыре артиллерийских и один самоходно-артиллерийский полки и батальон саперов, должен был развивать наступление в направлении населенных пунктов Штубик, Клокочевац, Рудна Глава, Пожаревац. 68-й стрелковый корпус (93, 113, 223-я стрелковые дивизии) под командованием генерал-майора Н. Н. Шкодуновича, усиленный пятью артиллерийскими полками, двумя дивизионами пушечной артиллерийской бригады, самоходно-артиллерийским полком и двумя инженерно-саперными батальонами, развивал наступление в направлении Рготина, Слатина, Жагубица, Петровац. 64-й стрелковый корпус (19, 52, 73-я гвардейская стрелковые дивизии) генерал-майора И. К. Кравцова, усиленный гаубичной артиллерийской бригадой, дивизионом пушечной артиллерийской бригады, пятью артиллерийскими полками, самоходно-артиллерийским полком, отдельным штурмовым батальоном и двумя батальонами саперов, наносил удар в направлении Заечар, Болевац, Парачин.