托尔布欣的方面军兵力和坦克都少于马利诺夫斯基的乌克兰第2方面军，当面的德军数量则有24万之多，罗军兵力为10多万人。杜米特雷斯库没有效仿沃尔勒，他按照惯例将德军和罗军分开部署。在防线的左翼、靠近沃尔勒西部集群的地段，由皮科的第6集团军防守，在战线的右翼，也就是整个防线的最右翼，由罗军第3集团军防守。
通过战前侦察，托尔布欣发现了德罗联军防线的薄弱点在防线的右端。苏军在这里花费巨大代价夺取的基茨坎登陆场的作用凸显出来。为了集中优势兵力，托尔布欣把3个集团军和2个机械化军都部署在登陆场。由于，这里靠近黑海，奥克佳布里斯基的舰炮还可以为进攻部队提供炮火支援。
为了掩饰进攻主要方向，乌克兰第3方面军还实施了很多迷惑德军的措施。在非主攻地段，苏军制造重兵云集的假象，包括部队佯动和假无线电信号。在主攻地段，苏军也大张旗鼓地进行着战前准备，毫不掩饰自己的进攻企图。苏军到底从哪里实施主攻，德军还一时无法搞清楚。
1944年8月19日，综合各方情报，南乌克兰集团军群司令弗里斯纳终于准确地判断出苏军的两个进攻方向，分别在雅西以西和基茨坎登陆场。美中不足的是他认为基茨坎登陆场是一次辅助突击。
为了应对苏军的进攻，弗里斯纳还制定了一项撤往普鲁特河的计划。又一个
统帅部代表的身份赶往前线，受铁木辛哥节制的还包括奥克佳布里斯基指挥的黑海舰队。对于这位已经失宠的元帅，几位高级将领都心照不宣，铁木辛哥在整个战役期间没有太多干涉前线指挥，只是扮演了前线和统帅部传话筒的角色；三个司令员也没有事事请示铁木辛哥，很多时候都是直接向斯大林汇报，斯大林本人似乎也很受用。
苏军统帅部将战役发起时间定在1944年8月20日。在过去的几个月中，德军南方集团军群的精锐部队不断地被抽调。之前已经提到，几乎所有的装甲师都被调走，仅剩的第13装甲师战斗力只有一半（迟迟没有补充坦克），集团军群实力最强的装甲部队是罗军第1装甲师，装备有70辆德制坦克和强击火炮。整个集团军群的坦克和强击火炮数量不足500辆。作战飞机也不足，德空军的飞机只有300多架，加上罗空军不到700架。只有步兵数量仍然可观，联军总兵力达到80多万，包括36万德军和40多万罗军。用放大镜观察，德军的年龄结构也发生了变化，30岁以上的超过半数，超过38岁的占20%，按照德军的战斗标准，他们属于中老年人。
德罗联军驻守的防线大体呈东西走向，西面是喀尔巴阡山，防线从这里向东，经雅西到德涅斯特河，这一段是沃尔勒指挥的西部集群的防区。此后，防线沿德涅斯特河转向东南，经基什尼奥夫、在临近黑海入口处，是苏军不久前夺取的基茨坎登陆场。
对于苏方来说，突破德罗联军的防线不成问题，战役的关键是如何尽可能多地围歼敌军主力。如若达成战役目的，苏军需要尽快推进到距离防线身后100公里远的普鲁特河，攻占河岸的几处渡口，截断德罗联军的退路。所以，选择最佳突破口、最大集中优势兵力兵器突破敌军防线、大胆向敌军纵深突破成为战役取胜的关键。
在战线的西段的雅西地区，苏军部署的是马利诺夫斯基的乌克兰第2方面军，下辖6个步兵集团军、1个坦克集团军和1个骑兵机械化集群。总兵力77万余人，坦克1283辆。当面是德军第8集团军和罗马尼亚第4集团军组成的西部集群。
在这个方向，德军的部署西轻东重，重兵部署在雅西及以东地区。德罗联军防线的最西端是喀尔巴阡山余脉，地形对苏军不利，马利诺夫斯基只好将目光投向了雅西。
这里地势开阔，有利于苏军展开坦克机械化集团。不利因素是德军在马雷山构筑了第三道防线，这里不仅地势不平，在到达普鲁特河前，横在苏军面前的还有包括锡雷特河等几条河流。如果德军指挥得当，苏军有可能在这里与德罗联军打成胶着，丧失合围德军的目的。
所以，形势要求马利诺夫斯基必须比德军更快推进到马雷山防线。根据战前测算，步兵每昼夜至少前进20~25公里，坦克和机械化兵团每昼夜要推进30~35公里。为此，马利诺夫斯基将突破口限制到16公里，这样平均每公里可以集中76毫米以上口径的火炮240门。
对苏军有利的一面是德罗联军在战线西段的兵力相对薄弱，沃尔勒的第8集团军不到10万人，罗军第4集团军的兵力有20多万。由于德军兵力较少，如果将防线简单地一分为二，把大段地区交给罗军防守实在不让人放心。沃尔勒别出心裁地将德罗军队交叉配置，2个集团军所辖的8个军，德国师和罗马尼亚师混编。其中第4军（2个德国师、1个罗马尼亚师）部署在雅西以东地区。这种被沃尔勒戏称为“掺沙子”的方式经过实战检验，弊端将很快显现。
在战线东段的基什尼奥夫地区，苏军部署的是托尔布欣的乌克兰第3方面军。方面军下辖4个步兵集团军、2个独立机械化军。总兵力55万余人，坦克591辆。当面敌军是德军第6集团军和罗马尼亚第3集团军组成的东部集群，2个集团军由杜米特雷斯库指挥。