К началу сентября 1944 на Балканском полуострове (Югославия, Греция и Албания) дислоцировались немецкие войска группы армий «Е» (юг полуострова) и «F» (северная часть). В начале сентября 1944 в результате народного вооружённого восстания монархо-фашистский режим в Болгарии был свергнут. Пришедшее к власти правительство объявило войну Германии. К концу сентября на болгарско-югославской границе в районе Видина были сосредоточены войска 3-го Украинского фронта под командованием Маршала Советского Союза Ф. И. Толбухина. Они совершили форсированный марш через болгарскую территорию, а южнее, до стыка границ Болгарии, Югославии и Греции, были развёрнуты 1-я, 2-я и 4-я болгарские армии, находившиеся в оперативном подчинении 3-го Украинского фронта. С югославской территории содействие наступающим войскам были готовы оказать соединения Народно-освободительной армии Югославии (НОАЮ). Предварительно операция была согласована с командующим НОАЮ Иосипом Броз Тито, который 21 сентября прибыл на советском самолете в Румынию, а оттуда вылетел в Москву, где встретился со Сталиным. Была, в частности, достигнута договорённость об участии в операции болгарских войск.
28 сентября наступление из района Видина в общем направлении на Белград начали войска 57-й армии (командующий генерал-лейтенант Гаген Н.А.), которые при содействии Дунайской военной флотилии ( производившей перевозки войск и боевой техники, высадившей десанты в Радуевац и Прахово) и 17-й ВА, во взаимодействии с 14-м корпусом НОАЮ, прорвали приграничную оборону противника, с тяжёлыми боями преодолели Восточно-Сербские горы, и 8 октября форсировали реку Морава, захватив два плацдарма в районах Велика-Плана и Паланка.
10-й гвардейский стрелковый корпус из состава 46-й армии 2-го Украинского фронта совместно с частями НОАЮ форсировал Дунай, обеспечив наступление на Белград с северо-востока. Он очистил югославское левобережье Дуная и Тисы, овладев городом Панчево. 4-й гвардейский механизированный корпус, преодолев сопротивление противника южнее Белграда, 14 октября подошёл к городу и завязал бои на окраине. 12-й корпус НОАЮ удерживал дороги в направлении Белграда южнее реки Сава. 57-я армия стремительно продвигалась к Белграду вдоль Дуная. Дунайская флотилия 16 октября высадила Десант в Смедерево. Штурм города затянулся в связи с отвлечением части сил на ликвидацию многотысячной группировки противника, окружённой юго-восточнее Белграда. 20 октября Белград был полностью освобождён. В штурме столицы участвовали с советской стороны 4-й гвардейский мехкорпус, 73-я и 106-я гвардейские, 236-я стрелковые дивизии, несколько артиллерийских бригад, артиллерийских, минометных и самоходно-артиллерийских полков, зенитно-артиллерийская дивизия и 3 отдельных зенитно-артиллерийских полка; с югославской стороны — 8 дивизий 1-го Пролетарского и 12-го корпусов НОАЮ. На следующий день части 3-го Украинского фронта взяли штурмом Кралево и окончательно перерезали магистраль Салоники — Белград.
В результате Белградской операции была разгромлена армейская группа «Сербия», фронт группы армий «Ф» был отодвинут к северу более чем на 200 км. Были созданы благоприятные условия для проведения Будапештской операции. По завершении Белградской операции войска 3-го Украинского фронта были переброшены в Венгрию для поддержки наступавших там частей 2-го Украинского фронта и в дальнейшем оказывали помощь югославской армии, продолжавшей освобождение своей страны, в основном оружием, снаряжением и боеприпасами.Двадцати наиболее отличившимся частям и соединениям Красной Армии было присвоено почётное наименование Белградских. Президиум ВС СССР Указом от 19 июня 1945 учредил медаль «За освобождение Белграда».