Human Rights Watch (HRW) säger att den har analyserat bilder av byn Rohingya Wa Peik i Rakhine-staten.
Enligt HRW visar bilderna att under den period då Wa Peik brändes fanns det militära lastbilar som var aktiva vid en närliggande militärpost.
Detta bevisar att soldater var i området, säger gruppen.
"Det är svårt att tro att militanter brände ner över 300 byggnader i Wa Peik under en månad medan burmesiska säkerhetsstyrkor stod där och tittade," säger Brad Adams, Asien chef för Human Rights Watch.
"Burmesiska regeringstjänstemän har fångats ut av detta satellitbilder, och det är dags att de inser att deras fortsatta förnekanden saknar trovärdighet."
Efter att ha frågat om anklagelserna sade regeringens talesman, Zaw Htay, att han inte skulle kommentera, eftersom en undersökning av händelserna i norra Rakhine-staten pågick.
En regering tillsatt team har tillbringat de senaste dagarna att besöka drabbade byar och förväntas släppa sina resultat i slutet av januari.
Detta är den tredje rapporten från Human Rights Watch om den aktuella krisen och förbränningen av Rohingya-byarna. Vid tidigare tillfällen förnekade regeringen att soldaterna bar skulden och sade att Rohingya har satt eld på sina egna hem för att dra till sig internationell sympati.
Rättighetskämparna fortsätter med att säga att deras analys av när och var byarna brändes visar ett metodiskt tillvägagångssätt, vilket gör det mer sannolikt att militären har utfört det.
Oberoende journalister har inte tillåtits till norra Rakhine sedan beväpnade militanter anföll gränsstationer den 9 oktober och dödade nio poliser. Området har varit stängt sedan dess mitt bland anklagelserna om arméns grymheter mot Rohingya.
De senaste siffrorna från Förenta nationerna visar att 27.000 Rohingya sedan dess har flytt över gränsen till Bangladesh.
Nya satellitbilder etablerar en länk mellan den burmesiska armén och förbränningen av Rohingya Muslimska byar, säger människorättsaktivister.