Finalmente, el comandante en jefe dio la orden de atacar las líneas griegas y serbias el 28 de junio, con la anuencia de Fernando, pero sin la del Gobierno. La segunda guerra de los Balcanes (octubre de 1912-julio de 1913) terminó con la derrota de Bulgaria frente a Serbia, Grecia y Rumanía, debiendo ceder varias ganancias territoriales que había conseguido a costa del Imperio otomano durante la primera guerra de los Balcanes, así como el territorio de Dobruya, que pasó a Rumanía. La derrota militar minó notablemente la popularidad de Fernando. La derrota menoscabó la principal ventaja política de Fernando en la política europea: la flexibilidad que le había hecho acercarse ora a Austria-Hungría, ora a Rusia. Su deseo de destruir a Serbia y anular las consecuencias del Tratado de Bucarest le forzaba a alinearse con los austrohúngaros, pues los rusos eran los principales adalides de Serbia. En el invierno de 1913, de visita en Viena, Fernando trató de lograr la alianza austrohúngara en vano. El asesinato del heredero austrohúngaro en Sarajevo en el verano de 1914, invirtió los papeles: fueron a partir de entonces los austrohúngaros quienes, una vez logrado el respaldo alemán a su ultimátum a Serbia y decididos a acabar con esta, buscaron con insistencia la alianza con Bulgaria. Durante la crisis del verano que llevó a la guerra, Fernando evitó comprometerse con los austrohúngaros y mantuvo durante el primer año su neutralidad en el conflicto con el objetivo de que la guerra sirviese a Bulgaria para rescindir el Tratado de Bucarest.