iki Bulgar ordusu da diğer Bulgar kuvvetleriyle birlikte genel kurmay başkanı olması yanında aynı zamanda, savunma bakanı da olan general Ivan Fichev'in yönetimindeydi.

Bu orduların dışında Edirne şehrinin batısına gelen Bulgar ikinci ordusu Nikola İvanov emrindedir. 2 tümen ve bir tugaydan ibarettir. Birlikleri muharebe başlangıcında Edirne dışında ve cephe gerisinde olduğundan Kırkkilise Muharebesinde 1. ve 3.Bulgar ordusuna tam gücü ile değil, öncü birlikleri ile yardım yapabilmiştir.

Bu iki Bulgar ordusunun (1. ve 3. ordular) eğitimli asker, silah, lojistik, teçhizatlarının üstünlüğü ve 150.000 kişiyi aşan muharip gücü karşısında; seferberliğini tamamlayamamış Trakya Ordusu son derece dezavantajlı bir konumdaydı.

Savaş başladığında tahkim edilmiş Edirne mevziileri yanında Osmanlı ordusu saldırı olabileceğini ve stratejik konumda olduğunu fark ettiği Kırkkilise ve Lüleburgaz, Çorlu gibi mevziilerde tahkimat oluşturdular. Yine İskenderköy, Kırk Kilise arasındaki yolda koruma altına alındı. Esasında Bulgar ordusu, 30 Ekimde seferberliğini tamamlamasına karşın bir süre saldırıya geçmeyerek Osmanlılara vakit kazandırmıştı. Ancak zaten cılız olan demiryolu hatları, yoğun asker sevkıyatları ile bozulmaya başladı. Lokomotiflerde yedek parça sıkıntısı baş gösterdi. Diğer yandan bu trenlerin işletmesi yabancıların elindeydi ve yabancıların birçoğu da savaş bulutlarının dolaştığı sırada yerlerinden ayrılmıştı. Ordu deneyimsiz subay ve mühendisler göndererek sorunu gidermeye çalışsa da başarılı olamadı. Bunun yanında Yunan ordusunun Çanakkale'ye amfibi çıkarma yapabileceği ve 5 nolu planda da bu eksikliğin olduğunun Osmanlılar farkındaydı. Bu sebeple bir kısım birlikler Çanakkale de bekletildi.

16 Ekimde Bulgar ordusu öncü kuvvetleriyle sınırı geçip ilerlemeye başladı. 18 Ekimde ise Bulgar 1. 2. ve 3.orduları tüm ana unsurları ile ilerlemeye başladılar. Osmanlı Ordusu birlikleri ise çatışa çatışa geri çekilmeye başladı. 21 Ekim 1912 günü 2. Ordu ileri kısımlarıyla Arda ve Tunca nehirleri arasından Edirne'nin 16–20 km. batısı ile Edirne kuzeyi bölgesine kadar ilerledi. 1. ve 3. Orduları, Tunca nehrinin doğusundan Edirne-Kırklareli hattının 15 km. kuzeyine kadar yaklaştılar. İstanbul'da bulunan Mürettep 18. Kolorduya Kırklareli bölgesine, Tekirdağ'daki 17. Kolorduya Saray güneyine yanaşması için emir verildi.

Bulgar Ordusunun dağınık durumu ve kuvveti, doğu yanına bir taarruz fırsatını veriyordu. Ancak, Türk Doğu Ordusunun birlikleri de dağınıktı. Bunların toplanmalarının beklenmesi ve seferberliğin tamamlanması için zamana ihtiyaç vardı. 17/18 Ekim 1912'de Doğu Ordusu karargâhı İstanbul'dan Lüleburgaz'a gelmişti.

Doğu Ordusu kurmayları, başlangıçta sıklet merkezi ile Kırklareli istikametinde taarruz eden Bulgar Ordusuna karşı, Kırklareli-Edirne-Yenice hattında savunma kararını verdi. Buraya kadar her şey 5 nolu plana uygundu.
Ancak Harbiye Nazırı olmasının yanı sıra Ahmet İzzet Paşa'nın yokluğunda başkomutan vekili olan Nazım Paşa bu durumu kabul etmeyip, Ferik Abdullah Paşa ile bütün doğu ordusu ve kolordu komutanlarını saldırı konusunda zorladı. 21 Ekim'de Nazım Paşa'nın baskıları ile seferberliğini tamamlayamamış, kargaşa içindeki doğu ordusu kendinden 2 kat kuvvetli Bulgar 1. ve 3. orduları üzerine saldırıya karar verdi. Bu arada doğu ordusuna İstanbul'dan keşif amaçlı 2 harlan uçağı gönderildi. Ancak bu uçaklar her nedense ne keşif amaçlı ne de muharebede etkili şekilde kullanılamamış; dahası uçaklar o sırada Osmanlı karargahının olduğu Lüleburgaz'da tutulması gerekirken, Kırklaleli'ne bu uçaklar getirilerek, muharebe sonrası düşmanın eline geçmesine sebep olunmuştur. 

21 Ekim günü hazırlanan plan iki safhalıydı. İlk safhada 22 Ekimde doğu ordusundan 1., 2. ve 4. kolordular ve bağımsız süvari tugayı saldırıya geçip düşmanı yerinde tutup oyalayacaklardı. Bu sırada sağ kanattan Gazi Ahmed Muhtar Paşa'nın oğlu Mahmut Muhtar Paşa komutasındaki 3.kolordu Bulgar 3.Ordusunun Çeşmeköy'ün kuzey batısında bulunan sağ kanadına saldırıya geçip, bu kanattan dolaşacak ve ardından 90 derece dönüşle Edirne'ye doğru dönecekti. İkinci aşamada ise Edirne müstahkem Mevkii komutanı Şükrü Paşa Edirne'deki birlikleri ile arkadan 3.Kolordu ile birleşmek amacıyla Bulgar 1. ve 3. Ordusu'na saldırıya geçerek böylece kuşatmayı yapacak 3. kolordunun işini kolaylaştıracaktı. Böylece arkadan 3. kolordu ve Edirne Müstahkem Mevkiine bağlı kuvvetlerle önden 1., 2. ve 4. kolordularla kuşatılan Bulgar 3. ordusu, Bulgar 1. ordusundan ayrılıp imha edilirken veya teslim alınırken; Bulgar 1. ordusu da geri çekilmek veya 3. orduyla aynı akıbeti paylaşmak zorunda kalacaktı.

3. Kolordu harekatta kritik bir öneme sahipti, bu kolordunun en küçük bir hatası, tökezlemesi bu saldırının başarısızlığı demekti. Bununla birlikte 3. kolordu böyle kritik bir görev için diğer kolordular arasında hiç kuşkusuz en doğru seçimlerden biriydi. Zira doğu ordusu içinde en fazla düzenli nizami olarak adlandırılan birliklere (7., 8. ve 9. piyade taburları) bu kolordu sahipti. Birlikte sadece Afyonkarahisar tümeni redif tümen olarak bulunuyordu. Buna ilaveten bu kolordu içerisindeki 7., 8. ve 9. piyade taburları barış zamanı bu bölgede konuşlanmaktaydı. (Kırk Kilise, Lüleburgaz, Çorlu garnizonları) Kısacası 7., 8. ve 9. piyade taburları bu bölgeyi iyi bilen, kendi bölgeleri için savaşacak olan askerlerden oluşmaktaydı. Yine Mahmut Muhtar Paşa da genç dinamik ve hırslı bir komutan olarak bilinmekteydi.

Nazım Paşa ve Ferik Abdullah Paşa kurmayları planı yaparken şu kanı içindeydiler, Bulgar 1. ve 3. orduları tam olarak yerleşmemişler ve Bulgar ordusunun önemli bir kısmı Sırplara yardım amaçlı olarak Makedonya'ya gönderilmişti. Yine Osmanlı ordusunun saldırı esnasında Bulgar ordusunun Edirne'nin doğusunda süvari destekli 3 piyade tümeni ile karşılaşacağı hesaplanmıştı. Hatta o kadar yanlış ve Bulgar ordusunu küçümseyen bir durum söz konusuydu ki; muharebe sırasında verilen emirlerin birinde subayların Filibe'de yapılacak resmi geçit için resmi elbiselerini yanlarında bulundurmaları emredilmişti. Dahası keşifte sağlanan uçaklara karşın tam olarak yapılmamıştı.Oysaki Bulgar Ordusunun Makedonya'da Sırplara yardıma ayırdığı kuvvet son derece az olup; ordunun çoğunluğu bu bölgeye nakledilmişti ve Bulgar Ordusunun gücü bu bölgedeki asker, topçu ve süvari sayısı tahmin edilenden çok daha fazlaydı. Yine askerler eğitimli ve ordunun topçu desteği,teçhizatı tamdı. Nazım Paşa ve kurmaylarının Bulgar ordusunu sayı ve teçhizat yönünde aşırı derece küçümseyen ve göz ardı eden bu hareketi ve başarısız Osmanlı istihbaratı bu savaşın kaderini tamamen değiştirmiştir.Bulgar Ordusunun bu sırada Edirne yakınındaki piyade tümeni sayısı bunun 2 katından fazlaydı. Buna ilaveten hava yağışlı ve yerde çamur içindeydi. Bu da ordunun hareket kabiliyetini sınırlıyordu.

Buna ilaveten doğu ordusunun bir diğer sorunu da yapısıydı. 3. Kolordunun birliklerinin çoğu nizami kuvvetlerden oluşsa da doğu ordusunda olması gereken 1. Piyade Tümeni'nin tamamı, 2. Piyade Tümeni'nin önemli unsurları Makedonya'da isyancıların peşindeydi. 3. kolordunun içindeki 7., 8. ve 9. nizami tümenler ile 4. ve 12. nizami tümenlerin bir kısım unsurları Yemen,Arnavutlukta idi tam güçleri olmadığından eksik şekilde muharebeye katılacaktı ve ordunun %60'ı o anda yeterli deneyimi olmayan ve vakitsizlikten neredeyse hiç eğitim verilememiş askerlerden oluşuyordu dahası süvari alaylarının sahip olduğu 300 hayvandan 250 tanesi çiftlik hayvanıydı ve topçuların da at sıkıntısı olması yanında hastane vs. hizmetlerde yetersiz haldeydi, planlama eksikliği ve hayvan sıkıntısı sebebiyle lojistik son derece kötü haldeydi. Buna rağmen bu hususlarda Nazım Paşa ve Ferik Abdullah Paşa tarafından göz ardı edilmişti.

21 Ekim saat akşam 19.00'da 3.Kolordu saldırı için gelen ilk pozisyon almaya başladı,21 ekimi-22 Ekime bağlayan gece saat 1.30 sıralarında 9.piyade ve Afyon redif tümenleri ilerlemeye başladı,bu iki tümen 8.piyade tümeninin kuzey batısına doğru ilerlerken Raklıca mevkiini aşıp Petra köyüne doğru girdiler.7.piyade tümeni Erikler köyüne girip Develiağaç köyüne doğru yol almaya başladı. Bununla birlikte 3 topçu bataryası da 7.piyade tümenini destekliyor,9.piyade ve Afyon Redif tümenlerine topçu desteği sağlanmaya çalışıyordu. Bu ilerlemeler sırasında güneşin doğumuna herhangi bir önemli Bulgar direnişi ile karşılaşılmadı bununla birlikte gece karanlığı,sis ve 22 Ekim sabahı yağan yağmur ve oluşan balçık birliklerin yürüyüşünü epey yavaşlatmıştı ve birliklerin tam pozisyonlarına ulaşmaları sabahın erken saatlerini buldu. bu sırada Osmanlının lojistiğinde de aksamalar başladı,birliklerin bazılarına emirler geç ulaşmaya başladı.

Diğer taraftan askeri istihbaratın hataları da ortaya çıkmaya başladı,zira zayıf Bulgar birliklerinin mevzii aldığı düşünülen Osmanlının yürüyüş yaptığı Bulgar Ordusunun sol kanat bölgeleri yakınında önemli bir kuvveti bulunmaktaydı. Bulgar 3. Ordusunun 4. Breslav Piyade Tümeni Petra köyü ve kayalıklarının batısında, Eskipolos ve Çeşmeköy arasına bütün gücü ile eksiksiz olarak mevziilenmişti, her birinde ikişer alay bulunan üç tugayı tamamen cephedeydi. Yine aynı ordunun 5. Piyade Tümeni de yanı başında Erikler-Kadıköy arasına 3 tugayı ile mevziilenmişti. Saat 11.30'da Albay Şükrü Paşa komutasındaki Afyon Redif Tümeni Petra'ya ulaşıp geçmeye başladıktan bir süre sonra yoğun topçu ve tüfek ateşi altında büyük bir Bulgar direnişi ile karşılaştı. Mirliva Hasan İzzet Paşa komutasındaki 9. Piyade tümeni de Eskipolos yolundan, Afyon Redif Tümeninin yanında saldırıya geçti. Saat 12.30 sıralarında durum kolordu komutanlığına ulaştı ve saldırıların sürdürülmesi istendi.Ancak Bulgar tümeni çok iyi şekilde mevziilenmişti. 2 tümenin de yoğun topçu ve tüfek ateşi altında yaptığı birkaç saldırı denemesi de başarısız oldu ve olduğu yerde çakılı kaldılar.

Erikler Mevkiinde ilerleyen Mirliva Mustafa Hilmi Paşa komutasındaki 7. Piyade Tümeni ise ciddi bir Bulgar direnişi ile karşılaşmadan ilerlemesini sürdürdü; saat 2.30 sıralarında