Если немецкое командование ожидало от Красной армии одного мощного удара, то реальный план операции "Багратион" основывался на серии дробящих ударов. Это отвечало специфике района боевых действий с его густыми лесами. На начальном этапе "Багратиона" сильными группировками на флангах белорусского "балкона" проводились операции на окружение Витебска и Бобруйска. Их целью был разгром немецких 3-й танковой и 9-й армий соответственно. Пробив крупные бреши на флангах "балкона", советские войска могли развивать наступление навстречу друг другу на Минск. Тем самым в цепкие объятия окружения попадала 4-я немецкая армия. Так в два этапа громились все три входившие в группу армий "Центр" армии.
Первыми перешли в наступление 1-й Прибалтийский и 3-й Белорусский фронты на витебском направлении. Строго говоря, они начали операцию уже 22 июня 1944 г., ровно три года спустя после начала войны. С утра 22 июня началась разведка боем так называемыми передовыми батальонами, прощупывавшими оборону противника. Поддержанные танками и артиллерией, они продвинулись на 0,5-1,5 км и местами овладели первой позицией обороны противника. На следующий день в бой вступили главные силы ударных группировок двух фронтов. С помощью САУ "Штурмгешюц" немцы могли пытаться удержать советские ударные группировки только в тактической зоне обороны. Если наступающие ее преодолевали, нужны были танковые и моторизованные дивизии для контрударов. А их у фельдмаршала Буша было мало. Летом 1944 г. "Штурмгешюцы" уже не были "крепким орешком": в "Багратионе" уже массово использовались танки Т-34-85. Своим 85-мм орудием они были способны уверенно поражать большинство немецких танков и САУ, включая "Тигры".
Уже к 25 июня пять немецких дивизий было окружено в районе Витебска. Командовавший окруженным гарнизоном генерал Гольвитцер решил организовать прорыв из "котла", но он был неуспешным. В своих мемуарах Гольвитцер написал, что из 28 тыс. человек его войск 5 тыс. были убиты и 22 тыс. взяты в плен. Немногие оставшиеся прорвались. По советским данным, из гарнизона Витебска были убиты 10 тыс. человек и взяты в плен более 20 тыс. человек. Но это было только начало. В построении 3-й танковой армии зияла огромная 150-км брешь.
Наступление 1-го Белорусского фронта на Бобруйск началось на день позже наступления на Витебск. К 26 июня Бобруйск был охвачен с двух сторон, между ударными группировками оставался узкий коридор шириной всего около 25 км. К 27 июня части 9-го и 1-го гвардейского танковых корпусов соединились севернее города. В окружении оказались примерно 40 тыс. человек из состава немецкой 9-й армии. Попытки окруженных прорваться из "котла" были безуспешными, их встречал шквал артиллерийского огня и непрекращающиеся удары с воздуха. Например, в ходе одного из налетов советские самолеты сбросили 159 тонн бомб и десятки тысяч снарядов. К 29 июня Бобруйск был полностью очищен от немецких войск.
Фельдмаршал Буш был снят с должности 28 июня 1944 г. На его место был назначен Модель. Вместе с Моделем в Белоруссию начали прибывать танковые дивизии из групп армий "Северная Украина" и "Север". Однако ни Модель, ни долгожданные танковые дивизии уже не могли предотвратить катастрофу. Подвижные соединения трех советских фронтов уверенно сходились к Минску. Немецкая 4-я полевая армия начала отход на Березину, стремясь вырваться из мешка. Отходящие к Березине колонны немецких войск подвергались постоянным ударам штурмовиков Ил-2. Этот отход стал для немцев настоящей дорогой смерти. Закрепиться за Березину им не удалось. 30 июня река была форсирована советскими войсками в нескольких местах к северу и югу от Борисова. Попытки немецких штурмовиков уничтожить переправы были тщетными. Утром 3 июля 1944 г. 5-я гвардейская танковая армия П. А. Ротмистрова и 2-м гвардейским Тацинским танковым корпусом освободили Минск. Восточнее белорусской столицы в окружение попали остатки примерно 30 соединений германской армии. Ликвидация этого "котла" продолжалась до 10 июля.
Последовательно разгромив три немецкие армии, советские войска продолжили свое движение на запад. В сражение были введены резервы - 2-я гвардейская и 51-я армии. Они освободились после разгрома немцев в Крыму и теперь были переброшены в Белоруссию. Также к наступлению присоединилось левофланговые армии 1-го Белорусского фронта, стартовавшие с позиций в районе Ковеля. С 28 июля по 2 августа 1944 г. войска 1-го Белорусского фронта вышли к Висле и захватили плацдармы к северу и югу от Варшавы, в районе Пулав и Магнушева.