La Grèce sort grande gagnante de ces négociations. Elle peut annexer officiellement le sud de l'Épire, les montagnes du Pinde, la Thessalie et la Macédoine orientale avec Thessalonique. Cependant, les négociations à Londres n'ont pas abouti à un règlement précis des frontières : aussi, la question macédonienne n'est pas réglée, revendiquée en même temps par les Bulgares et les Grecs, les deux argumentant que la Macédoine est historiquement à eux. Les Grecs en appellent à l'héritage d'Alexandre le Grand tandis que les Bulgares affirment que les Macédoniens sont Slaves. Ces divisions entraînent le déclenchement de la seconde guerre balkanique : la Bulgarie attaque par surprise ses anciens alliés serbes et grecs dans la perspective d'occuper Thessalonique et d'avoir ainsi un accès sur la mer Égée. Les Bulgares, inférieurs en nombre aux Grecs subirent une contre-attaque générale sur l'ensemble du front dès le 19 juin et durent se replier sur la rivière Strymon. L'objectif initial de détruire rapidement l'armée serbe se révéla rapidement irréalisable et l'armée bulgare dut commencer à se replier avant même l'intervention roumaine et ottomane, et avant l'avancée grecque. Le conflit se généralisa en juillet 1913 avec l'intervention des Roumains et des Ottomans qui cherchèrent à reprendre Andrinople. Finalement, les Bulgares dépassés capitulent. Le traité de Bucarest du 10 août 1913 humilie la Bulgarie, qui est mise au ban des pays balkaniques. Ses gains territoriaux au cours de la première guerre balkanique lui sont retirés. La Grèce, soutenue par la diplomatie allemande, obtient le port de Kavala en Thrace.