Se lo llamó a París tras la victoria de Louis Franchet d'Espèrey en Salónica de finales de septiembre de 1918, que determinó la rendición de Bulgaria. El 1 de octubre de 1918 recibió orden de ponerse a la cabeza del nuevo Ejército del Danubio; este debía recibir sus suministros de Salónica, pero no estaba sometido al mando de Franchet d'Esperey —algo que disgustó a este—, sino que dependía directamente de París. Su misión era atravesar Bulgaria y asegurarse de que Rumanía retomase las armas. Berthelot esperaba infligir una gran derrota a Austria-Hungría, pero esta se rindió antes de que pudiese lograrlo. Pese a ello, persuadió a las autoridades rumanas para que reanudasen las hostilidades contra los Imperios Centrales justo antes de que estas concluyesen (el 10 de noviembre, un día antes del fin de los combates en el frente occidental).