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.
На втором этапе операции (11–20 октября) войскам 3-го Украинского фронта во взаимодействии с 14-м корпусом НОАЮ предстояло перерезать основные коммуникации противника в долине реки Велика Морава, соединиться с войсками 1-й армейской группы Народно-освободительной армии Югославии и, развивая наступление на белградском направлении, совместно с ними окружить и уничтожить часть сил группы армий «Ф» и освободить столицу Югославии. Одновременно югославские и болгарские войска в тесном взаимодействии должны были овладеть крупными узлами дорог и мощными опорными пунктами Ниш и Лесковац и перерезать коммуникацию, по которой германское командование отводило свои войска с юга Балканского полуострова.
Главная роль на втором этапе операции отводилась 4-му гвардейскому механизированному корпусу, усиленному фронтовыми резервами и частью сил 57-й армии. Им предстояло, вступив в сражение с рубежа реки Велика Морава, совместно с войсками 1-й армейской группы Народно-освободительной армии Югославии развить наступление на белградском направлении. Эти объединенные силы имели задачей освободить Белград. Значительная часть сил 57-й армии совместно с югославскими войсками должна была обеспечить с юго-востока и юга наступление на Белград. В соответствии с планом операции необходимо было организовать взаимодействие войск 2-го и 3-го Украинских фронтов, Народно-освободительной армии Югославии и болгарской армии. 1 октября 1944 года Ставка Верховного главнокомандования приказала командующему 3-м Украинским фронтом в деталях ознакомить с планом операции югославское Верховное командование.
4 октября в Крайове состоялась встреча Верховного главнокомандующего Народно-освободительной армии Югославии маршала Иосипа Броз Тито с начальником штаба 3-го Украинского фронта генерал-полковником С. С. Бирюзовым. Во время переговоров в Крайову прибыла болгарская правительственная делегация. Вопрос об участии Болгарской народной армии в войне против Германии решился еще в середине сентября. В Крайове 5 октября 1944 года было подписано югославо-болгарское соглашение, которым Национальный комитет освобождения Югославии одобрил участие новых болгарских войск, находившихся в оперативном подчинении командования 3-го Украинского фронта в боях против немецких частей в восточных районах Югославии. Болгарским войскам, по плану операции, предстояло развивать наступление на трех направлениях: Пирот, Ниш; Кюстендил, Скопле; Горна-Джумая, Велес. На первом этапе операции они должны были в тесном взаимодействии с советскими и югославскими войсками разгромить передовые части 7-й горнострелковой дивизии СС «Принц Евгений», 11-й и 22-й пехотных дивизий и выйти на рубеж Ниш, Лесковац, Вране, Куманово. На втором этапе операции болгарские войска, нанося главный удар в направлении города Приштины, должны были совместно с югославскими войсками перерезать коммуникации противника в долине реки Ибар, разгромить его резервы, которые в ходе боя могли подойти в этот район.
Германская оборона
В отличие от планов советского командования, планы командования вермахта по отражению неизбежного удара могли опираться только на предположения и, как показали дальнейшие события, не отражали реального соотношения сил ни на главных, ни на вспомогательных направлениях наступления советских войск. Вместе с тем германские войска на территории Югославии перед началом Белградской наступательной операции представляли собой довольно грозную силу и сосредоточились в следующих группировках.