Планирование операции и координация действий четырех фронтов, принимавших в ней участие, были поручены маршалам Г.К. Жукову и А.М. Василевскому.
А.М. Василевский должен был координировать действия 1-го Прибалтийского и 3-го Белорусского фронтов; Г.К. Жуков – 2-го и 1-го Белорусских фронтов. Наступление должно было развернуться на фронте шириной 500 км от района южнее Полоцка до участка южнее Бобруйска. Ближайшей задачей было уничтожение немецких узлов обороны и центров коммуникаций, таких как Витебск, Орша, Могилев и Бобруйск. После этого советские фланговые группировки должны были нанести удары на Минск по сходящимся направлениям с северо-востока и юго-востока по шоссейным дорогам Орша – Минск и Бобруйск – Минск с целью окружить войска немецкой 4-й армии. Для того чтобы отрезать немцам пути отхода из Минска и перекрыть проходы через Припятские болота, в Налибокской пуще западнее Минска и в болотистых низинах севернее Молодечно, между реками Вилия и Западная Двина, крупные силы русских планировалось направить через Минск на север, в район Молодечно, и от Бобруйска через Слуцк на Барановичи.
Направления советских ударов сходились в районе Минска; фронты были развернуты в форме широкой подковы. Примерно половина участка 1-го Прибалтийского фронта была развернута против группы армий «Север». Район ответственности фронта в наступлении проходил севернее Полоцка до Витебска. Полоса наступления 3-го Белорусского фронта проходила от Витебска до района южнее Орши. 2-й Белорусский фронт должен был наступать по обе стороны от Могилева в полосе, ограниченной районами южнее Орши и севернее Рогачева. 1-й Белорусский фронт – от района севернее Рогачева до района южнее Ковеля. Участок 1-го Белорусского фронта был шире, чем у трех остальных фронтов, вместе взятых, однако в наступлении должен был участвовать только его правый фланг.
1-й Прибалтийский фронт под командованием генерала армии И.Х. Баграмяна силами 6-й гвардейской и 43-й армий должен был наступать северо-западнее Витебска, форсировать Западную Двину и охватить Витебск с запада. По мере развития наступления его задачей становилось прикрытие флангов наступающих войск с севера. 3-й Белорусский фронт под командованием генерал-полковника И.Д. Черняховского создавал две наступательные группировки. Северная в составе 39-й и 5-й армий должна была прорвать фронт южнее Витебска, завершить окружение города и наступать на юго-запад на Сенно. Южная группировка в составе 11-й гвардейской и 31-й армии наносила удар по обе стороны от шоссе, ведущего в Оршу. После того как армии форсируют реку Лучеса, конно-механизированная группа Осликовского должна была начать стремительное наступление на запад через Сенно[147].
В резерве 3-го Белорусского фронта находилась 5-я гвардейская танковая армия, которую предполагалось ввести в бой позже на участке либо северной, либо южной наступательной группировки, в зависимости от того, как будет развиваться наступление.
В дальнейшем фронт И.Д. Черняховского, сосредоточив основные усилия севернее шоссе Минск – Орша, должен был наступать через Борисов на Минск и из района севернее Минска на Молодечно.
2-й Белорусский фронт под командованием генерала армии М.В. Захарова в составе 33, 49 и 50-й армий имел задачу прорвать фронт на центральном участке плацдарма, который имела в районе восточнее Днепра немецкая 4-я армия, занять Могилев и создать восточный участок кольца окружения вокруг Минска. 1-й Белорусский фронт К.К. Рокоссовского (ранее – Белорусский фронт) силами 3-й и 48-й армий, развернутых восточнее Березины, а также 65-й и 28-й армий и конномеханизированной группы И.А. Плиева, сосредоточенных к западу от реки, должен был окружить Бобруйск. После выполнения этой задачи часть сил фронта должна была наступать на северо-запад в направлении на Минск; еще одна наступательная группировка наносила удар в западном направлении через Слуцк на Барановичи.
Сосредоточение войск для наступления выполнялось с минимальной переброской соединений. К концу мая немцам стало известно, что вместо Западного фронта были образованы 2-й и 3-й Белорусские фронты, и это должно было насторожить их. Но этого не случилось. На передний край прибыли три новые армии: 6-я гвардейская, 5-я гвардейская танковая и 28-я. Вплоть до 22 июня немцы не смогли вскрыть этот факт. Очевидно, массирование сил не было настолько явным, как это случалось перед предыдущими наступлениями. Оно осуществлялось в основном путем усиления уже имевшихся на фронте соединений. К тому времени советское командование на всех уровнях имело в своем распоряжении крупные массы войск. Свежие корпуса прибывали на передний край одновременно с расширением полосы действия армий.