Цель операции состояла в том, чтобы совместными усилиями советских и югославских войск на белградском направлении, югославских и болгарских войск на нишском и скопьевском направлениях разгромить армейскую группу «Сербия» и освободить восточную половину территории Сербии, включая Белград. Для выполнения этих задач привлекались войска 3-го Украинского (57-я и 17-я воздушная армии, 4-й гвардейский механизированный корпус и части фронтового подчинения) и 2-го Украинского (46-я и части 5-й воздушной армии) фронтов. Наступление советских войск в Югославии вынудило немецкое командование принять 7 октября 1944 года решение о выводе своих главных сил из Греции, Албании и Македонии. К этому же времени войска левого крыла 2-го Украинского фронта вышли к реке Тисе, освободив от противника весь левый берег Дуная к востоку от устья Тисы. 14 октября был отдан приказ о начале штурма Белграда.

20 октября Белград был освобожден. Бои за освобождение столицы Югославии продолжались неделю и носили исключительно упорный характер.

С освобождением столицы Югославии завершилась Белградская наступательная операция. В ходе ее была разгромлена армейская группа «Сербия» и нанесено поражение ряду соединений группы армий «Ф». В результате операции фронт противника был отодвинут на 200 км к западу, освобождена восточная половина Сербии и перерезана транспортная артерия противника Салоники – Белград. Одновременно создались благоприятные условия для советских войск, наступавших на будапештском направлении. Ставка ВГК могла теперь использовать силы 3-го Украинского фронта для разгрома противника в Венгрии. Жители сел и городов Югославии очень тепло встречали советских воинов. Они выходили на улицы с цветами, жали руки, обнимали и целовали своих освободителей. Воздух наполнялся торжественным колокольным звоном и русскими мелодиями в исполнении местных музыкантов. Была учреждена медаль «За освобождение Белграда».