1941年，当德国部队开始准备从罗马尼亚入侵希腊，他们抵达保加利亚边境并要求通过保加利亚时，保加利亚被迫加入轴心国。1941年3月1日，親德的首相博格丹·菲洛夫在維也納代表保加利亞簽署《三國同盟條約》，正式加入軸心國。5日，英國和保加利亞斷交。4月，德意佔領希臘，保加利亞獲得希臘的馬其頓地區。在希臘戰役，保加利亞佔領希臘西色雷斯，但薩洛尼卡卻由德國託管。5月底，德意部隊攻占希臘克里特島後，成功迫使同盟國軍隊於此處撤退。蘇德戰爭爆發後，保加利亞國王藉口保加利亞人對俄羅斯感情深厚，不適合和俄羅斯作戰；此外，保軍也要留在境內鎮壓國內共產黨的反法西斯游擊戰。12月12日，日本偷襲珍珠港5日後，保加利亞對美國宣戰。1943年8月28日，鲍里斯三世猝死，死時49歲。