I december 1940 inleddes dock samtal med Tyskland eftersom tyskarna planerade att anfalla Grekland. Den 1 mars 1941 undertecknade premiärminister Bogdan Filov Tremaktspakten med Tyskland i Wien och därefter kunde tyska trupper transporteras genom Bulgarien på väg till Grekland. Därmed hade Bulgarien anslutit sig till axelmakterna. Bulgarien förklarade därmed även krig mot Grekland och Jugoslavien. Vid tidpunkten hade Tyskland och Sovjetunionen ingått anti-angreppspakten Molotov–Ribbentrop-pakten varför en anslutning till Axelmakterna mötte litet internt motstånd. Initialt deltog inte Bulgariska trupper i striderna mot Jugoslavien men i slutskedet av kriget mot Grekland gick bulgariska trupper in och ockuperade delar av Thrakien och Makedonien.