В интересах предстоящего наступления штабом воздушной армии была организована интенсивная воздушная разведка. Тактическую воздушную разведку днем вели нештатные разведывательные эскадрильи от 283-й и 286-й иад (в сложных метеоусловиях — от 2-й гвардейской и 299-й шад), ночью — разведчики 271-й нбад. Оперативная воздушная разведка и фотографирование оборонительных рубежей врага возлагались на 16-й одрап, а фотографирование главной полосы обороны также и на 98-й окрап. Всего к воздушной разведке привлекалось 150 самолетов, из них на бобруйском направлении — 90.
Вспоминая подготовку к операции, бывший командующий артиллерией 1-го Белорусского фронта маршал артиллерии В. И. Казаков писал в книге «Освобождение Белоруссии», что дешифрирование аэрофотоснимков только 98-го окрап позволило установить местонахождение 146 артиллерийских батарей, 99 подготовленных огневых позиций, 61 минометной батареи, 13 зенитных батарей и 102 отдельных орудий. Весьма ценными данными, особенно в условиях лесистой местности, снабжала штабы и визуальная воздушная разведка, которая обнаружила около 2 тыс. различных целей. Все это позволило вскрыть оборону противника достаточно полно. Артиллерия получила необходимые данные для подготовки точного и эффективного огня.
К началу операции плановым и перспективным фотографированием с воздуха оборона противника была вскрыта на всю оперативную глубину. При этом на направлениях главных ударов войск фронта вражеская оборона фотографировалась многократно. Аэродромы разведывались почти ежедневно, что позволило точно установить базирование и численность фашистской авиации. При выполнении разведывательных заданий на бобруйском направлении отличились летчики 721-го иап Герой Советского Союза капитан И. С. Козич, старший лейтенант А. П. Липатов, лейтенанты В. Г. Семенов и Б. И. Якушев, младший лейтенант Д. Н. Медведев и другие, а также разведчики 16-го одрап капитаны Н. Л. Кавун и А. И. Ренгач, лейтенанты А. К. Кныш, А. И. Назаров и другие. На ковельском направлении отлично выполняли задачи разведчики 72-го орап Герои Советского Союза майоры В. Г. Подколоднов и В. А. Смирнов (оба погибли 9 июля 1944 г. при выполнении боевого задания), майор И. Е. Великий, старший лейтенант Н. П. Канищев и другие.
Отважно действовали разведчики 16-го одрап летчик лейтенант В. А. Ершов и штурман старший лейтенант Г. П. Собковский, удостоенные звания Героя Советского Союза. Каждый из них имел более 100 успешно выполненных боевых дальних разведывательных полетов. Они были асами по разведке вражеских аэродромов, что считалось самой опасной боевой задачей. Свыше 380 раз летчики появлялись иад аэродромами, фотографируя их. Во многих полетах их самолет подвергался зенитному обстрелу и атакам истребителей противника. Но благодаря мужеству, отличной технике пилотирования и умелым тактическим действиям экипаж выходил победителем и возвращался на свой аэродром.
Результаты воздушной разведки, проведенной при подготовке к Белорусской операции, были весьма ценны и использовались вместе с данными других видов разведки для составления военно-топографической службой штаба фронта карт-бланковок с нанесенными на них контурами оборонительных рубежей и местами расположения огневых средств врага. Эти карты были разосланы войскам фронта. Для авиачастей они служили картами целей.
Разведывательный отдел штаба 16-й воздушной армий и офицеры-разведчики авиасоединений выполнили большую и кропотливую работу по обеспечению войск фронта данными о противостоящем противнике. Дни и ночи они добывали и анализировали огромное количество разнообразных сведений о противнике и обобщенные данные докладывали командованию. Много изобретательности в организации и ведении воздушной разведки проявили заместитель начальника разведотдела подполковник Н. П. Дмитриев, начальник аэрофотослужбы майор М. Ф. Карпенко, майор В. И. Похильченко, старшие лейтенанты С. М. Архипов, М. И. Зарайский и другие.
В 16-й воздушной армии на 24 июня 1944 г. насчитывалось 2319 исправных боевых самолетов, из них 331 дневной и 149 ночных бомбардировщиков, 661 штурмовик, 1108 истребителей, 70 разведчиков и корректировщиков. Боеготовых экипажей было 1846. На левом крыле фронта в 6-й воздушной армии было 321 самолет и 248 боеготовых экипажей. Обе армии имели превосходство в численности иад авиацией противника.