В связи с предстоящей операцией Верховный 23 июня 1944 года провел специальное совещание, на котором Конев доложил свое решение нанести два удара: на львовском и рава-русском направлениях. Это позволяло рассечь группу армий «Северная Украина», окружить и уничтожить противника в районе Бродов. План вызвал возражения со стороны Сталина, считавшего распыление сил на двух направлениях нецелесообразным. Он рекомендовал наносить один мощный удар — на Львов, вложив в него все силы. Конев доказывал, что удар на одном направлении позволит противнику широко маневрировать имеющимися у него в резерве танковыми и моторизованными соединениями и сосредоточить в одном месте всю авиацию. Кроме того, наступление одной ударной группировки на наиболее укрепленном направлении приведет не к прорыву, а про-грызанию обороны, выталкиванию противника от рубежа к рубежу и не даст больших оперативных выгод. В конце концов командующий фронтом отстоял свою точку зрения. 24 июня Сталин утвердил план операции, предложенный фронтом, но в напутствие сказал: «Имейте в виду, Конев, операция должна пройти безупречно и принести желаемый результат».
Цель ее состояла в том, чтобы разгромить группу армий «Северная Украина», завершить освобождение Украины и перенести боевые действия на территорию Польши. Операция осуществлялась во взаимодействии с войсками 1-го Белорусского фронта, которые развивали наступление на люблинском направлении. Общий замысел предусматривал нанести на правом крыле и в центре два мощных удара и прорвать фронт на двух направлениях, отстоящих один от другого на 60–70 км. Первый удар намечалось нанести из района западнее Луцка в направлении на Сокаль, Рава-Русская и второй — из района Тернополя на Львов с задачей разгромить львовскую группировку немцев, овладеть Львовом и крепостью Перемышль.
В ударную группировку на луцком направлении входили 3-я гвардейская армия генерала В.Г. Гордова, 13-я армия генерала Н.П. Пухова, 1-я гвардейская танковая армия генерала М.Е. Катукова, конно-механизированная группа, в которую входили 25-й танковый и 1-й гвардейский кавалерийский корпуса под общим командованием генерала В.К. Баранова. Наступление этой ударной группировки обеспечивалось четырьмя авиационными корпусами 2-й воздушной армии.
В ударный «кулак» на львовском направлении вошли 60-я армия генерала П.А. Курочкина, 38-я армия генерала К.С. Москаленко, 3-я гвардейская танковая армия Рыбалко, 4-я танковая армия Лелюшенко, конно-механизированная группа генерала С.В. Соколова в составе 31-го танкового и 6-го гвардейского кавалерийского корпусов. С воздуха их поддерживали пять авиационных корпусов.
Таким образом, были созданы сильные ударные группировки войск на обоих направлениях. В луцкой на участке прорыва шириной 12 км намечалось сосредоточить
14 стрелковых дивизий, два танковых, механизированный, кавалерийский корпуса и две артиллерийские дивизии прорыва — 3250 орудий и минометов, 717 танков и самоходных установок, 1300 самолетов. На львовском направлении на 14-километровом участке должны были нанести удар
15 стрелковых дивизий, четыре танковых, два механизированных, кавалерийский корпуса и две артиллерийские дивизии прорыва — 3775 стволов, 1084 танка и САУ, 1950 самолетов.
3-я гвардейская и 4-я танковая армии должны были глубокими охватывающими ударами севернее и южнее Львова на пятый день операции выйти на рубеж Немиров—Яворов значительно западнее города.
На левом крыле фронта по предгорьям Карпат были развернуты войска 1-й гвардейской армии генерала А.А. Гречко и 18-й армии Е.П. Журавлева. Используя успех соседей, армия Гречко, создав ударную группировку из пяти дивизий и 4-го гвардейского танкового корпуса, должна была перейти в наступление, захватить плацдарм на Днестре в районе Галича, обеспечивая этим действия войск на львовском направлении. Армии Журавлева, действовавшей южнее Днестра, ставилась задача прочно удерживать занимаемые рубежи и быть в готовности к переходу в наступление на Станиславском направлении.
В резерве фронта имелась 5-я гвардейская армия генерала А.С. Жадова, которая по указанию Ставки была переброшена из состава 2-го Украинского фронта, и 47-й стрелковый корпус.
Развернув наступление, ударные группировки должны были разгромить главные силы противостоящего противника, частью сил ударами по сходящимся направлениям окружить и уничтожить немецкие соединения в районе Бродов. Затем им предстояло, развивая успех и обходя Львов с северо-запада и юго-запада, овладеть городом. На пятый день операции планировался их выход на рубеж Грубешув, Томашув, Немиров, Яворов, Роздал. На втором этапе главные усилия переносились на сандомирское направление с целью форсирования Вислы и создания крупного оперативного плацдарма в районе Сандомира. В реальности осуществление окружения было связано с немалыми трудностями, поскольку на линии развертывания ударных группировок фронт не имел никаких изгибов.
10 июля план операции был окончательно утвержден Ставкой. При этом были даны указания использовать танковые армии и конно-механизированные группы не для прорыва обороны, а для развития успеха, а также выражены сомнения в способности пехоты поддерживать темп продвижения 35 км в сутки, который установил Конев.
Чтобы скрыть подготовку операции, штаб фронта разработал план оперативной маскировки, которым предусматривалось имитировать сосредоточение двух танковых армий и танкового корпуса на левом крыле фронта, в полосах 1-й гвардейской и 18-й армий. Для его осуществления в широком масштабе применялись ложные перевозки бронетехники по железной дороге, имитировались районы выгрузки танковых соединений, обозначался их марш в район сосредоточения и велись открытые радиопередачи. В ложных районах было выставлено большое количество макетов танков, автомашин, орудий и другой техники. Ложные аэродромы с макетами самолетов для натуральности прикрывались дежурными звеньями истребителей. В ряде населенных пунктов побывали «квартирьеры», распределявшие дома для «прибывающих штабов и частей».
Несмотря на строжайшие меры маскировки, полностью обмануть противника не удалось. Немцы ждали наступления войск 1-го Украинского фронта в первую очередь, на львовском направлении, где поставили оперативный резерв — 3-й танковый корпус. Они усилили разведку, вскрыли расположение и состав общевойсковых армий, определили направления готовящихся ударов, наметили контрмероприятия, в частности, отвод войск на вторую полосу на значительном участке фронта, однако переброску в район южнее Луцка танковой армии Катукова не выявили.
Плотность орудий и минометов на участках прорыва составила более 250 стволов на 1 км. Продолжительность артиллерийской подготовки планировалась 1 час 40 минут. Для непосредственной поддержки пехоты выделялось 349 танков и САУ. В период подготовки операции соединения фронта «получили значительное пополнение людьми, призванными из областей Правобережной Украины». Политработники помогали этим людям «полностью освободиться от последствий фашистской и буржуазно-националистической пропаганды и по-настоящему подготовиться к выполнению воинского долга». После этого необученных призывников почти сразу бросали на передовую, не считаясь ни с какими потерями, и это был самый испытанный способ освободить их от влияния «буржуазно-националистической пропаганды».
Прорыв предстояло проводить в благоприятных условиях, когда Белорусские фронты успешно преследовали противника на подступах к Неману и в верховьях Нарева, создавая тем самым угрозу обхода левого фланга группы армий «Северная Украина». Ход операции «Багратион» давал основания предполагать возможный отвод немцами своих войск в глубину перед правым флангом или во всей полосе 1-го Украинского фронта, что следовало.
Действительно, 10 июля Коневу стало известно о намерении противника отвести свои силы на вторую полосу обороны. Маршал в мемуарах пишет, что это его с толку не сбило: «Из опыта предыдущих операций мы учли, что противник всегда пытается обмануть нас, отведя свои силы с первой полосы обороны на вторую, чтобы сохранить силы в период артподготовки и сорвать наше наступление». Все правильно, вот только плана на этот случай у командующего не имелось. В результате немцы на рава-русском направлений, прикрываясь арьергардами 291-й пехотной дивизии, успели отойти основными силами 42-го армейского корпуса на вторую полосу, уплотнить боевые порядки и подбросить резервы. Правда, стрельбы по пустому месту удалось избежать.
12 июля Конев решил провести разведку боем силами усиленных рот от каждой дивизии первого эшелона. В 22 часа на обоих направлениях предстоящих ударов вперед двинулись разведывательные отряды. В полосе 3-й гвардейской армии было установлено, что с наступлением сумерек 88-я и 72-я пехотные дивизии начали отход с переднего края. Непосредственно перед участком прорыва части 291-й пехотной дивизии отразили атаку разведывательных отрядов. В течение 13 июля еще можно было отдать распоряжения о перемещении и развертывании ударных группировок перед второй полосой и спланировать ее прорыв и эффективное огневое поражение, но командующий не стал этого делать.