Конечно, взрывали поезда партизаны и до лета 1943 года, опыт был богатый. Но каждый отряд воевал сам по себе. Новая операция была централизованной, в ней участвовали партизанские бригады, как на территории РСФСР, так и Белоруссии и Украины. 14 июня в Москве на самом высоком уровне было принято окончательное решение о проведении "рельсовой войны".

В сжатые сроки наркомат обороны СССР издал краткие методички с инструкциями по видам взрывчатки, типам рельсов и технологии подрыва. На этапе подготовки к операции в тыл врага были отправлены специалисты-подрывники, чтобы обучать партизан минированию. Того, кто перебьет 50 рельсов, награждали медалью «За боевые заслуги». За уничтожение двух тысяч присваивали Героя Советского Союза.

22 июля 1943 года к осуществлению операции «Рельсовая война» приступили партизаны Орловщины и Брянщины. А официально первый этап начался в ночь на 3 августа 1943 года, когда примерно 74 тысячи партизан нанесли мощный удар по коммуникациям врага во время контрнаступления советских войск под Курском. Продолжался он до середины августа. Второй этап под условным названием «Концерт» проводился с 19 сентября до начала ноября 1943 года — в первый период освобождения Беларуси. Третий и заключительный этап "рельсовой войны" стал масштабной подготовкой к операции «Багратион», партизанские соединения в это время громили вражеские гарнизоны по всей территории страны.

При подготовке к началу операции железные дороги поделили на участки, за которые отвечала конкретная партизанская бригада: «от такой-то горки до такой-то насыпи». Они, в свою очередь, дробились на зоны ответственности конкретных отрядов. Партизаны тщательно изучили систему охраны железных дорог. Выявили, где у немцев блокпосты и дзоты, на каких участках можно встретить патрульную дрезину, на каких – пеший патруль.

Вычислили участки, удобные для скрытного подхода к железнодорожному полотну. Немцы подчистую вырубили все деревья и кустарники, что росли ближе 150 метров к путям. Распределили роли между конкретными подразделениями, которые будут осуществлять подрыв на данном участке. Недостающий тол выплавляли из трофейных снарядов и авиабомб.

Во всех трех этапах применялась новая тактика: на разгром железнодорожных путей выходили не отдельные диверсионные группы, а все отряды и бригады, активное участие в ней принимало и мирное население. Кто взрывал, кто-то просто разбирал и растаскивал в стороны поврежденные рельсы – чтобы наверняка фрицы не восстановили.

Партизанские бригады и отряды действовали в тылу групп армий «Север», «Центр» и «Юг» (в глубину до 750 километров). Только в первую ночь советские партизаны взорвали 43 тыс. рельсов.

А ведь подрывали не только рельсы. Взрывали и поезда, и мосты, перекапывали железнодорожную насыпь, пилили телеграфные столбы, атаковали железнодорожные станции. Взрывали водокачки и оборудование на станциях Пуховичи, Жлобин, Могилев-I, Тимковичи, Чашники, Коханово, Нахов.
В результате «рельсовой войны» было пущено под откос более 11 тыс. вражеских эшелонов и 34 бронепоезда, подорвано 819 железнодорожных мостов, перебито более 300 тыс. рельсов.

К осени 1943 года оперативные перевозки противника сократились на 40 процентов. На некоторых железных дорогах движение было задержано на 3–15 суток, а магистрали около Могилева не работали весь август. Гитлеровцы к этому были не готовы, особенно в начале операции. Ведь считалось, что против них в тылу воюют в основном не профессиональные военные, а гражданское население. На некоторых направлениях им понадобилось несколько суток, чтобы осознать масштаб случившегося. Пришлось усилить охрану, бросить туда резервы.

Для восстановления разрушенных железнодорожных путей немцы были вынуждены превратить двухпутные участки в однопутные, разобрать отдельные участки, варить подорванные рельсы, а недостающие доставлять из Польши и Германии. Более того, по распоряжению Гитлера командующий вооруженными силами Германии на Западе генерал-фельдмаршал Герд фон Рундштедт потребовал от главы правительства неоккупированной части Франции Пьера Лаваля снять со вторых путей значительное количество рельсов для отправки их на Восточный фронт.

Операция значительно затруднила перегруппировки и снабжение отступающих войск противника. Чтобы перебросить войска вдоль линии фронта, немцам приходилось делать огромный крюк через Польшу и Литву. Потому что в Белоруссии железные дороги уже толком не работали.