接続は可能ですが

時間的には乗り継ぎできなくはありませんが、接続のノヴィサド行きICは要予約なので、違う国のザグレブでは予約できないかと。

そんなわけで、ベオグラード到着後、明日か明後日の予約をベオグラードで取るのが一般的かと。普通列車は予約不要(不可)ですが。

ベオグラードもカレメグダンくらいで、見所に乏しいです。レストランや街歩きなどは楽しいですが。

ザグレブはハプスブルク帝国領時代、帝都ウイーンを模して多くの建物ができたので、小ウイーンとして有名です。
建物群はすばらしいですが、やはり必訪というポイントには乏しいです。

どこも半日あればいいのでは？
半日観光、半日移動でOKなので１泊ずつで可というわけです。