Для выполнения задач по подрыву рельсов и других объектов на железных дорогах в тыл к партизанам необходимо было дополнительно доставить 200–250 тонн взрывчатых веществ. Основная трудность при подготовке операции заключалась в необходимости выделения летного ресурса транспортных самолетов «Ли-2» или «Си-47» для доставки необходимых грузов.
Так, переброска в тыл противника взрывчатых веществ и других средств потребовала 400 самолетовылетов в течение июля-августа, в том числе 180 самолетовылетов в течение 5–6 дней, начиная с 12 июля для подготовки к первому диверсионному удару. Существенная зависимость успеха операции от действий авиации подтвердила значительное влияние данного фактора на масштаб и содержание диверсионных и других специальных действий в тылу противника. Необходимость переброски для партизан в тыл противника многих сотен тонн грузов потребовала централизованного и систематического применения авиационных соединений и частей. К середине 1943 года в интересах партизан действовали две авиатранспортные дивизии, двенадцать отдельных авиаполков, несколько полков авиации дальнего действия, эскадрильи фронтовой и армейской авиации и авиации воздушно-десантных войск. Всего за годы войны к партизанам было совершено 109 тысяч самолетовылетов, 96 % полетов было совершено ночью. Использование авиации в интересах партизан выявило ряд существенных требований и особенностей боевого применения авиационных сил и средств.
Операция «Рельсовая война» началась в ночь на 3 августа 1943 года (орловские партизаны по плану Ставки ВГК нанесли первый удар несколько раньше – 22 июля). Результаты первого удара и дальнейших диверсионных действий в течение августа оказали значительное влияние на работу железных дорог, однако полностью парализовать движение не удалось. В журнале военных действий ставки верховного командования вермахта после первого массированного удара отмечается: «4 августа. Восток. Движение по железным дорогам на Востоке часто прекращается из-за подрыва рельсов (в районе группы армий „Центр“ 3 августа произошло 75 больших аварий и 1800 взрывов). Движение поездов в районе группы армий „Центр“ прекращено с 4 августа на 48 часов».
прием груженых поездов (из Германии) – 65
отправление груженых поездов (в Германию) – 84
прием порожняка – 82
возврат порожняка – 54
прием пассажирских поездов – 87
отправление пассажирских поездов – 72
Всего с 20 июля по 16 сентября 1943 года, по данным оперативного отдела ЦШПД, в ходе операции «Рельсовая война» было выведено из строя 214 705 штук рельсов, что составляло 4,3 % всех рельсов на эксплуатируемых участках железных дорог. По итогам прошедшей операции руководством ЦШПД были сделаны некоторые выводы, и в ходе следующей операции на железнодорожных коммуникациях «Концерт», продолжавшейся с 20 сентября по 30 ноября 1943 года, диверсионные действия партизан в большей степени были нацелены на вывод из строя подвижного железнодорожного состава противника. Одновременно в течение сентября – ноября 1943 года по плану ЦШПД проводилась специальная операция «Пустыня» по разрушению системы водоснабжения на железнодорожных коммуникациях. В результате операции было выведено из строя 43 водокачки. Однако значительное снижение боевых возможностей по совершению диверсий из-за недостатка минно-взрывных средств не позволило партизанским формированиям парализовать работу железнодорожных коммуникаций противника.