Trong tháng 5 năm 1944, phương diện quân chiến đấu trên các chiến trường địa phương ở Belorussia, bí mật chuẩn bị cho Chiến dịch Bagration. Ngày 23 tháng 6, Chiến dịch Bagration bắt đầu, các lực lượng của phương diện quân đã tiến hành tấn công theo hướng Mogilev, phá vỡ tuyến phòng thủ kiên cố của quân Đức dọc theo các con sông Pronya, Basya và Dnieper và đến ngày 28 tháng 6 đã giải phóng Mogilev. Tháng 7 năm 1944, phương diện quân phối hợp chặt chẽ với các phương diện quân khác, đã tham gia giải phóng Minsk và Białystok.