Im Zuge der alliierten Angriffe auf die rumänischen Ölfelder bei Ploiești wurde Belgrad als Ausweichziel erstmals am 16. April 1944 bombardiert; 1600 Menschen starben. Weitere Angriffe von alliierten Bomberflotten, die sich insbesondere auf die militärische Infrastruktur der deutschen Okkupationstruppen richteten, fanden noch bis zum 19. September 1944 statt. Mit der Niederlage der Wehrmacht in Rumänien gelangte ab Ende September 1944 ein Großverband der Roten Armee, die 3. Ukrainische Front unter Marschal Fjodor Iwanowitsch Tolbuchin, nach Serbien. Unter dem Kommandierenden Vladimir Schdanow wurde in einer mit der 1. Proletarischen Brigade der Jugoslawische Volksbefreiungsarmee unter Leitung von Peko Dapčević abgestimmten gemeinsamen militärischen Operation die Stadt gegen die sich aus dem Balkanraum zurückziehenden Heeresgruppen F und E genommen und von der deutschen Besatzung befreit. Die letzten Wehrmachtssoldaten verließen nach schweren Straßenkämpfen am 20. Oktober 1944 ihre Stützpunkte in der Stadt. Die Befreiung Belgrads besiegelte dabei auch den innerserbischen Machtkampf zwischen Partisanen und Tschetniks und bildete mit der Besetzung aller Führungsebenen Serbiens durch die Tito-Partisanen ein unmissverständliches Signal für die zukünftige politische Neuordnung Jugoslawiens. Marschall Josip Broz Tito proklamierte dort am 29. November 1945 die Föderative Volksrepublik Jugoslawien, deren Hauptstadt Belgrad wurde.