南斯拉夫為了加速解放塞爾維亞，其人民解放軍最高統帥鐵托命令南斯拉夫人民解放軍的7個師從黑山和波斯尼亞開赴塞爾維亞，以加強正在那裏作戰的軍隊集團。然而盡管南軍怎樣的英勇善戰，終究由於重型武器上的缺乏而未能徹底的打敗敵人，徹底的從自己的疆土上把敵人趕出去。
由於南斯拉夫人民解放軍沒有重型火炮和坦克，這給擊潰德軍或阻止德軍從希臘北撤帶來了很大的困難。鐵托認為，若蘇聯紅軍與南斯拉夫人民解放軍共同作戰，不僅能取得重大的軍事效果，而且將大大加強南斯拉夫各族人民的解放運動。與此同時，蘇軍最高統帥部大本營也認為，要加速解放塞爾維亞，必須在貝爾格萊德方向進行大規模的進攻戰役。
1944年9月的頭幾天，鐵托元帥通過蘇聯駐南斯拉夫軍事代表團向蘇聯國防委員會轉達希望蘇聯紅軍開進南斯拉夫的請求。9月中旬，鐵托和斯大林在莫斯科舉行談判，就蘇軍大兵團進入塞爾維亞，以便與南斯拉夫人民解放軍一起解放南斯拉夫東部地區和貝爾格萊德問題達成了協議。關於蘇聯為加強南斯拉夫人民解放軍而擴大援助問題也作出了決定。同時規定，在駐有蘇軍的地區仍由南斯拉夫人民解放軍委員會民政機關進行管理。9月23日，南斯拉夫和保加利亞兩國軍隊指揮部代表在馬其頓南斯拉夫人民解放軍總部舉行了會晤。雙方商定，兩國軍隊將在馬其頓地區對德軍進行聯合作戰。
貝爾格萊德戰役計劃是蘇軍烏克蘭第3方麵軍指揮部擬製的，並於19M年10月1日經蘇聯最高統帥部大本營批準。大本營命令蘇軍於1944年13～14日發起戰役。戰役企圖是，蘇聯、南斯拉夫和保加利亞三國軍隊齊心協力，蘇軍烏克蘭第3方麵軍和保加利亞軍隊從東麵，南斯拉夫軍隊從西、南、東三麵分別實施突擊，粉碎塞爾維亞集團軍級集群，解放被德軍占領的塞爾維亞地區和南斯拉夫首都貝爾格萊德，前出到駐希臘的德軍E集團軍群的交通線，阻止該集團軍群從巴爾幹半島南部撤退。這樣就構成了蘇南兩國軍隊統一的作戰正麵，並為南斯拉夫人民解放軍爾後爭取本國的完全解放以及為烏克蘭第3方麵軍在布達佩斯方向發起進攻創造了有利的條件。
在戰役打響之前，蘇軍指揮部先對各部隊和兵團的人員。武器裝備、彈藥、油料，通信器材和車輛等進行了必要的補充。另外，蘇軍還有針對性地進行了黨政工作，重點是向全體指戰員指明，在南斯拉夫複雜的山地森林地條件下遂行戰鬥任務，必須做好周密的準備，因為敵人在這裏對居民地和道路樞紐的防守尤為頑強。蘇軍通過口頭宣傳和報刊等媒介表達蘇聯人民對南斯拉夫各族人民的深厚情誼和崇高敬意，闡述南斯拉夫愛國者開展人民解放鬥爭的情況及其頑強不屈的精神風貌，同時著重指出對南斯拉夫人民解放軍指戰員和廣大居民援助的必要性。方麵軍和集團軍的報刊登載了附有地圖的關於南斯拉夫的曆史資料和蘇聯軍人必須了解的南斯拉夫概況。蘇軍教育軍人尊重南斯拉夫人民。由於即將越過南斯拉夫邊界，烏克蘭第3方麵軍政治部還印發了官兵注意事項。由於蘇軍在各個戰場上捷報頻傳，加上貝爾格萊德進攻戰役即將開始，全體軍人在政治上和精神上極為振奮，許多軍人紛紛要求加入蘇聯共產黨（布）。在1944年9月～10月，僅烏克蘭第3方麵軍中就有1144人光榮入黨。
蘇軍及時完成了戰役前的各項準備工作，實施戰役的一切必要條件已經完全成熟。
德軍為防守其占領區也做了相應的準備。德軍指揮部下達的任務是：堅守德軍從希臘撤退時必經的主要交通樞紐，特別是要扼守薩洛尼卡至貝爾格萊德的鐵路。為了守衛這條鐵路，德軍動用了所有的戰略預備隊。從駐紮在南斯拉夫境內的F集團軍群中將塞爾維亞集團軍級集群抽出，並把5個師的某些部隊增撥給該集群。這個集群的任務是，嚴密掩護南斯拉夫東部邊境，並可靠地保障德軍從巴爾幹半島南部撤退。敵防禦的基礎是城市、村鎮、道路樞紐和山間通路構築的堅固支撐點。