Ясско-Кишиневская операция выполнила эту стратегическую задачу. Уже 6 сентября первая советская воинская часть из состава 6-й танковой армии вышла на румыно-югославскую границу, а к концу месяца там была сосредоточена 57-я армия 3-го Украинского фронта, в оперативном подчинении командующего которого также находилось и 11 болгарских дивизий.
Намечались совместные действия НОАЮ и советских войск на территории Югославии. Для их координации в двадцатых числах сентября Тито вылетел в Москву, где встретился со Сталиным. На переговорах, кроме чисто военных, были обсуждены и вопросы послевоенного устройства Югославии, которые особенно интересовали главу Советского государства.
В сентябре 1944 года ГКО несколько раз рассматривал вопросы, связанные с усилением помощи НОАЮ, принимая соответствующие постановления. Первым же из них, датированным 5 сентября, 5-й гвардейской авиадивизии, доставлявшей в Югославию самолетами оружие, боеприпасы и другое снаряжение, предписывалось передислоцироваться на аэродромы Румынии в район Крайова – Слатина для сокращения полетного пути. К концу сентября перевалочные базы грузов, предназначенных для транспортировки в районы расположения частей НОАЮ, начали функционировать в непосредственной близости от границы Югославии – в Крайове (Румыния) и Софии (Болгария).
Постановление ГКО от 7 сентября 1944 года касалось вопросов улучшения практической работы по снабжению Народно-освободительной армии Югославии, лучшей организации подготовки в СССР кадров офицерского и сержантского состава, а также военных специалистов и переотправки их в Югославию, в частности, обучения в СССР 500 танкистов из личного состава НОАЮ. Данное постановление призвано было ускорить создание на территории СССР танковых, авиационных и артиллерийских частей НОАЮ.
С середины 1944 года в СССР началась подготовка кадров для бомбардировочной авиации НОАЮ (соответствующее обучение прошли 70 югославских летчиков и 26 механиков). В течение августа – октября 1944 года в СССР была сформирована танковая бригада, имевшая на вооружении 65 танков Т-34 и состоявшая из 895 югославских танкистов, обученных в СССР (эта бригада в марте 1945 года влилась в состав НОАЮ). Подготовленные в СССР осенью 1944 года авиационные истребительные и штурмовые полки также были переданы в распоряжение командования НОАЮ. Для укомплектования вышеназванных подразделений НОАЮ из Бари советскими самолетами было доставлено в СССР 500 человек офицерского и рядового состава танкистов, а также 500 человек летно-технического состава НОАЮ. В СССР были подготовлены и в сентябре 1944 года отправлены в Югославию 80 радистов-югославов, снабженных радиостанциями для организации и обеспечения радиосвязи между Верховным штабом НОАЮ и ее соединениями.
Вскоре Тито переехал вместе с Верховным штабом на югославскую территорию в город Вршац, откуда осуществлял руководство боевыми действиями частей НОАЮ по освобождению Белграда. С перемещением Верховного штаба в Крайову упростились связи между Красной Армией и НОАЮ. В те дни значительно возрос объем работы советской военной миссии. По просьбе югославских товарищей советские офицеры-представители были направлены в главные штабы Сербии, Хорватии, Словении и Черногории. С ними выехали радисты и технические работники.
С целью уточнения конкретных вопросов совместных боевых действий воинов Красной Армии и НОАЮ в ходе предстоящей Белградской операции состоялась встреча Верховного Главнокомандующего НОАЮ И. Тито и командующего 3-м Украинским фронтом маршала Ф.И. Толбухина, получившего соответствующее указание Ставки. В течение ночи на 2 октября офицеры Верховного штаба НОАЮ работали над планом операции. Утром Генеральный штаб в Москве получил донесение, в котором излагалось решение Тито. Оно предусматривало прежде всего сковать противника южнее и юго-западнее Белграда, не дать врагу перебросить сюда силы против советских войск. Югославское командование выделило для совместных действий с советскими войсками четыре корпуса, сведенных в две армейские группы. После того как противнику будет нанесено поражение, основная часть югославских войск должна была направиться непосредственно против группировки противника в Белграде, а другая повернуть на восток, чтобы содействовать войскам Красной Армии, наступавшим из района Неготина.
Командование 3-го Украинского фронта в боевом донесении от 5 октября 1944 года доложило в Ставку ВГК о согласовании с Тито плана освобождения Белграда.
28 сентября 1944 года началась Белградская операция. Она проводилась силами 3-го и 2-го Украинских фронтов, временно подчиненных им соединений болгарских войск, а также 1-й армейской группы и четырех армейских корпусов НОАЮ. 20 октября союзные войска овладели Белградом, на улицах которого фашисты потеряли 15 тысяч человек убитыми и 9 тысяч пленными. В честь этого события в СССР была учреждена медаль «За освобождение Белграда».