但是塞爾維亞和保加利亞就馬其頓的統治權產生分歧，保加利亞認為與奧斯曼帝國作戰中他們出力最多，所以希望能多分土地。保加利亞國內傾向占領整個馬其頓，因此無法和塞爾維亞談攏，在奧匈帝國的支持下，1913年6月29日，保加利亞向塞國及希臘宣戰，是為第二次巴尔干战争。保加利亞不久就陷入困境，因為黑山王国、羅馬尼亞王國也宣布參戰，並加入塞爾維亞一方。奧斯曼帝國為收復亞德里亞堡，也從東進攻。在四面受敵的困境下，保加利亞國王斐迪南一世宣布投降。這次塞爾維亞、希臘倒戈一擊，再加上土耳其和羅馬尼亞。結果保加利亞不僅失去不少戰利品，還把南多布羅加割給羅馬尼亞。