Планом операции предусматривался на первом этапе силами 1-го Прибалтийского, 1-го, 2-го и 3-го Белорусских фронтов одновременный прорыв немецкой обороны на «Белорусском балконе» на шести участках, окружение и уничтожение витебской и бобруйской группировок и последовательный разгром оршанской и Могилёвской группировок группы армий «Центр». На втором этапе силами трёх Белорусских фронтов планировалось ударами в общем направлении на Минск окружить и уничтожить основные силы группы армий «Центр», на третьем этапе, расширяя фронт наступления и развивая успех, освободить территорию Беларуси и Литвы и выйти к западной границе СССР на линию Паневежис – Кедайняй – Каунас – Алитус – Гродно – Белосток – Люблин. Предусматривалось также использовать успех советских войск в Беларуси для перехода в наступление 2-го и 3-го Прибалтийских фронтов на Ригу и Таллинн.
Вся мощь немецких войск в «Белорусском балконе» концентрировалась в тактической зоне. На практике это означало, что войскам советских фронтов необходимо было иметь большое количество артиллерии с тем, чтобы надёжно подавить и разбить врага именно в тактической зоне уже в ходе первого огневого удара. С этой целью фронтам давалось большое количество артиллерийских дивизий прорыва. Однако нужно было воздействовать и на резервы в глубине, какими бы слабыми они ни являлись. Глубокий удар сильным танковым кулаком в направлении Борисов – Минск должен был сокрушить резервы противника до того, как он введёт их в бой. Такой удар, по прогнозам советского Главного командования, должен был сыграть решающую роль для развития операции в высоких темпах на всех направлениях.
С авиацией связывались очень большие надежды. Ей предстояло решать важные задачи: прочно удерживать господство в воздухе, бомбоштурмовыми ударами по объектам противника на поле боя и в тылу помогать своим войскам прорывать оборону и развивать успех операции, нарушать маневр вражеских резервов, дезорганизовывать планомерный отход немецких войск, непрерывно вести воздушную разведку. Готовя наступление в лесисто-болотистой местности, нельзя было не предвидеть, что с началом преследования врага советская артиллерия отстанет. Это почти неизбежно влекло за собой ослабление артиллерийской поддержки при развитии успеха. Компенсировать недостачу артогня могла только авиация.
Опыт прежних наступательных операций показывал, что окружение и последующая ликвидация мало-мальски значительной группировки немецких войск требуют длительного времени, связаны с расходом большого количества войск и боевой техники, с потерей темпов операции. А любое промедление на столь широком фронте наступления, как в Беларуси, давало врагу возможность подвезти резервы, осуществить маневр силами и парировать наши удары. Кроме того, лесисто-болотистая местность не позволяла создать сплошное кольцо окружения, что было чревато возможностью появления в нашем тылу опасных «блуждающих котлов». Поэтому классическое окружение с одновременным дроблением и уничтожением вражеской группировки по частям решено было провести только в районе Витебска. На других же участках предполагалось применить новый метод: нанеся поражение основной массе войск противника в тактической глубине его обороны мощным артиллерийским и авиационным ударом, сбросить их остатки с оборудованных позиций и коммуникационных линий в леса и болота и там истребить. По результатам это было равнозначно окружению.
Особое место в расчётах Генерального штаба занимала обстановка в тылу противника. Партизаны и подпольщики Беларуси и Литвы должны были дезорганизовать оперативный тыл, особенно военные сообщения и линии связи группы армий «Центр», и нанести врагу максимально возможный урон. Белорусский штаб партизанского движения (БШПД) определил конкретные задачи партизанским бригадам и отрядам: в тылу врага нарушать коммуникации и узлы связи, уничтожать штабы, выводить из строя технику противника, в интересах наступающих фронтов вести разведку, захватывать и удерживать выгодные рубежи и плацдармы на реках до подхода армии, оказывать её частям поддержку при освобождении городов, железнодорожных узлов и станций, организовывать охрану населённых пунктов, срывать эвакуацию советских граждан в Германию, всячески мешать гитлеровцам взрывать при отступлении промышленные объекты и мосты. До начала наступления советских войск в Беларуси по воздушному мосту с «Большой земли» партизаны получили 52 т тола, 110 тыс. м бикфордова шнура, 14 тыс. ручных гранат, 2 тыс. винтовок и ручных пулемётов, 68 миномётов, 80 противотанковых ружей, 5 млн патронов и другое военное имущество. 7 июня 1944 г. Ставкой ВГК, Центральным и Белорусским штабами партизанского движения был рассмотрен и утверждён, а наследующий день доведён до всех партизанских формирований и подпольных организаций по радио план третьего этапа «рельсовой войны» – стратегической диверсионной операции по срыву работы железнодорожной сети противника и уничтожению перевозимых по железнодорожным линиям войск и материальных средств. Каждому отряду ставились совершенно конкретные задачи: какой участок железной дороги вывести из строя, сколько и где подорвать рельсов. Для улучшения оперативного руководства боевыми действиями партизанских формирований, их координации с действиями советских войск были созданы и прикомандированы к военным советам 1, 2 и 3-го Белорусских и 1-го Прибалтийского фронтов оперативные группы БШПД, которым подчинялись все партизанские формирования в полосе действий соответствующего фронта. В свою очередь, штабы фронтов, армий и корпусов направили в партизанские соединения и бригады офицеров связи и радистов с радиостанциями.