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.