Posteriormente, Delchev desenvolveu um interesse em disciplinas científicas, quando alistou-se em uma academia militar em Sófia, do qual foi expulso por seu nacionalismo radical. Após de ser expulso da academina, trabalhou lecionando em uma escola na cidade de Novo Selo, perto de Štip, na atual Macedônia do Norte. A participação de Delchev na ORIM foi relevante para este grupo armado, desde que ele era a favor da luta contra o Império Otomano; que resultou na Revolta de Ilinden em 3 de agosto de 1903.