白俄罗斯战役过程分为两个阶段。
第一阶段
1944年6月23日一7月4日，进行了维捷布斯克—奥尔沙战役、莫吉廖夫战役、博布鲁伊斯克战役、波洛茨克战役，完成了对明斯克集团的合围。波罗的海沿岸第1方面军与白俄罗斯第3方面军协同，于6月23日转入进攻，到6月25日前在维捷布斯克以西合围了德军5个师，并于6月27日前全歼该敌。6月28日，方面军主力攻占了列佩利市。白俄罗斯第3方面军顺利发展进攻，于7月1日解放了鲍里索夫市。这样，德军坦克第3集团军与第4集团军的联系就被切断了。白俄罗斯第2方面军在突破德军沿普罗尼亚河，巴夏河、第聂伯河的防御后，于6月28日解放了莫吉廖夫。白俄罗斯第1方面军右翼军队于6月27日前在博布鲁伊斯克地域合围了德军6个多师，并于6月29日前全歼该敌。同时，方面军前出到斯维斯洛奇、奥西波维奇、旧多罗吉一线。7月3日，明斯克获得解放(参见明斯克战役)。德军第4、第9集团军各兵团(10万人以上)在明斯克以东陷入合围。波罗的海沿岸第1方面军解放了波洛茨克，并继续向希奥利艾发展进攻。苏联红军以平均每昼夜20—25公里的速度，在12天内推进了225—280公里，解放了白俄罗斯大片领土。德军“中央”集团军群遭到惨败，其主力已被合围和粉碎。随着苏联红军进抵波洛茨克、纳罗奇湖，莫洛杰奇诺、涅斯维日以西一线，德军的战略正面出现了宽达400公里的巨大缺口。德军统帅部虽从各个方向仓卒调来若干个师企图封闭这一缺口，但都未产生多大结果。苏联红军已有可能跟踪追击溃德军残部。在战役第一阶段胜利结束之后，大本营给各方面军下达了新的训令，按照这一训令，各方面军应歼灭明斯克以东德军被合围集团，继续向西实施坚决进攻。
第二阶段
(7月5日—8月29日)，各方面军密切协同，胜利进行了5个进攻战役，即希奥利艾战役、维尔纽斯战役、考纳斯战役、比亚韦斯托克战役、卢布林—布列斯特战役。在此期间，苏联红军歼灭了明斯克以东地域德军被合围集团(7月5日—11日)，逐次击溃了“中央”集团军群退却兵团残部，重创由德国、挪威、意大利、荷兰和“北方”、“南乌克兰”、“北乌克兰”集团军群调来的军队以及茌“中央”集团军群后方新建的兵团。苏联红军解放了白俄罗斯全境和立陶宛、拉脱维亚的一部分，并进入波兰境内，强渡了纳雷夫河及维斯瓦河，逼近东普鲁士边境。他们前进了260—400公里，将进攻正面扩大到1000公里。在突破防御、围歼德军重兵集团、强渡江河及追击德军过程中，空军给予陆军以有效支援，出动作战飞机15.3万余架次。这样，就能牢牢掌握制空权，集中各空军集团军的基本兵力支援各方面军突击集团，破坏德军有计划的退却，消灭其重兵集团。第聂伯河区舰队的行动有助于地面军队的迅速推进和博布鲁伊斯克、明斯克的解放。
结果
白俄罗斯战役中各方面军、各军兵种妥善组织协同动作，对保障军队在战役过程中顺利作战具有重要意义。苏联红军实施了以在宽大正面同时突破德军防御为目的的数个协调突击，合围了德军重兵集团，并向大纵深追击德军退却部队。战役中，苏联红军与游击队之间广泛进行了协同。在白俄罗斯战役开始前，赋予游击队的任务是：扰乱德军战役后方，阻止德军向前线输送预备队，用无线电通报德军的移动情况。在6月20—23日期间，他们使通往最重要地段的铁路陷于停顿，扰乱了其他铁路线的运行。仅在6月19日夜间，游击队就炸毁了4万条铁轨。在战役过程中，他们破坏德军交通线，消灭其有生力量和技术兵器，夺占居民地、水障碍渡口并扼守到军队到达。
苏联红军在对退却德军实施迅猛的正面追击和平行追击方面表现了高超的艺术，这种追击是高速度、大纵深的。方面军和集团军司令广泛使用快速兵团和部队前出到退却德军后方，使德军统帅部无法在预有准备的地区预先组织防御。
大本营及时利用了白俄罗斯战役中取得的战果，以便在苏德战场的其他方向采取坚决行动。7月10—24日，列宁格勒方面军、波罗的海沿岸第3、第2方面军以及乌克兰第1方面军相继转入进攻。战略进攻的正面从波罗的海一直扩展到喀尔巴阡山。苏联红军于7月17—18日越过了苏波边界。波兰第1集团军官兵和苏联红军一同来到了自己的故乡。到8月29日前，苏联红军已进抵叶尔加瓦以西、多别列、希奥利艾、苏瓦乌基、奥斯特鲁夫—马佐维茨卡、华沙近郊普拉加、维斯瓦河一线，被迫转入防御。前进总纵深达550—600公里。在白俄罗斯战役中，德军最强大的集团之一“中央”集团军群被击溃，其中17个师另3个旅遭全歼，50个师损失过半。约2000架德机被击毁。白俄罗斯战役的结果，为对波罗的海沿岸地区、东普鲁士和波兰的德军集团实施新的猛烈突击，为在诺曼底登陆的美英军发动进攻战役，都创造了有利条件。