面对苏军的强大压力，德军在波罗的海沿岸构筑了纵深梯次配置的多重防御地带，尤其在里加方向，防御工事极为坚固。该地区遍布河流、湖泊与森林沼泽，天然地形易守难攻。德军将最精锐的装甲力量——共计5个坦克师——集中部署在里加地域，构成了防御的核心突击力量。当时负责防守的德军主力为“北方”集团军群，下辖“纳尔瓦”战役集群、第18集团军及第16集团军。此外，“中央”集团军群所属的坦克第3集团军也于9月21日后转隶“北方”集团军群，由舍尔纳上将统一指挥。空中支援则由第1航空队及第6航空队部分兵力提供。据统计，德军在该地区的总兵力超过70万人，配备约1200辆坦克和强击火炮、近7000门火炮与迫击炮，以及约400架作战飞机。
为彻底解放波罗的海沿岸，苏军投入了空前规模的兵力。参战部队包括列宁格勒方面军、波罗的海沿岸第3、第2、第1方面军，以及白俄罗斯第3方面军的一部。红旗波罗的海舰队也协同列宁格勒方面军作战，提供重要的海上与两栖支援。战役的协调工作由最高统帅部大本营代表华西列夫斯基元帅负责，自9月24日起，列宁格勒方面军司令戈沃罗夫元帅同时协调波罗的海沿岸第3、第2方面军的行动。苏军四个方面军的总兵力达到90万人，拥有约17500门火炮和迫击炮、3080辆坦克与自行火炮，以及2640架作战飞机。对比德军，苏军在兵力上多出30%，炮兵和坦克数量多1.5倍，航空兵力量更是拥有超过5倍的优势。
苏军的战役计划核心在于实施分割包围，旨在彻底切断德军在波罗沿岸的集团，将其分割后逐个歼灭。为实现这一目标，苏军将主要突击力量集中于里加地域，计划以三个波罗的海沿岸方面军实施向心突击，合力围歼德军第16、18集团军的基本兵力。与此同时，列宁格勒方面军在红旗波罗的海舰队的配合下，承担起歼灭爱沙尼亚境内德军“纳尔瓦”战役集群的任务。在战役准备阶段，苏军进行了大规模的方面军间兵力调整，并从最高统帅部预备队中抽调了大量精锐兵团加强至波罗的海方向。通过在主要突击方向坚决集中兵力兵器，苏军在关键地段形成了对德军的绝对优势，为后续的进攻奠定了坚实基础。
波罗的海沿岸战役是苏军1944年“十次斯大林突击”的重要组成部分，其胜利不仅直接导致了德军“北方”集团军群的严重削弱，也彻底封闭了德军通往东普鲁士的陆上通道，战略意义极为深远。这场战役充分体现了苏军大兵团协同作战能力的成熟，以及由华西列夫斯基、戈沃罗夫等将领指挥的高超艺术。战役的进程也反映出战争后期德军兵力捉襟见肘、防线过于漫长的困境。此役的胜利，为苏军后续进军东普鲁士和波兰北部扫清了侧翼威胁，加速了纳粹德国在东线战场的最终崩溃。
