В конце сентября болгарская правительственная делегация направилась в Москву, чтобы разработать и подписать соглашение о прекращении войны с союзниками по антигитлеровской коалиции, то есть с Советским Союзом. Еще до этого срока, 10 сентября, новое болгарское правительство снова объявило войну Германии, несмотря на тот факт, что это было сделано за два дня до этого правительством Муравиева. Одновременно болгарские гарнизоны на западе и юге страны были приведены в боевую готовность, а болгарская авиация (общим числом 267 в основном устаревших самолетов) нанесла удар с воздуха по двигавшимся по проселочным дорогам между Нишем и Паланкой на север германским маршевым колоннам.

17 сентября генералом Дамианом Велчевым, ставшим теперь военным министром в кабинете Кимона Георгиева, было получено письмо маршала Толбухина, в котором говорилось о необходимости «тесного сотрудничества» при проведении совместных операций обеими армиями. В письме было сказано буквально следующее: «Чтобы как можно быстрее разгромить германские армии, я считаю совершенно необходимым, чтобы болгарские вооруженные силы в оперативном отношении были подчинены мне, командующему размещенными в Болгарии советскими войсками. Для командования нашими частями в Софийском округе и оперативного управления болгарской армией в операциях, проводимых болгарским Генеральным штабом, я уполномочиваю моего заместителя, генерал-полковника Бирюзова…»

Болгарский Генеральный штаб немедленно выразил свое согласие и в тот же день издал приказ о том, что болгарская армия в оперативном отношении подчинена командованию 3-го Украинского фронта.

С 19 сентября по всей стране была проведена всеобщая мобилизация и сделано все для того, чтобы вновь сформированные дивизии к 26 сентября были готовы выступить в путь. Для того чтобы сделать войну хоть сколько-нибудь популярной у населения, правительство заявило (под влиянием коммунистов), что эта война между Болгарией и Германией является отечественной войной, которая «носит характер справедливой и освободительной войны, которую болгарский народ ведет за свою политическую и экономическую свободу». Эта декларация была выпущена в тот момент, когда на территории Болгарии не оставалось больше ни одного вооруженного германского солдата и не существовало никаких признаков того, что германский вермахт вынашивал планы ударов по стране.

Тем не менее в последние недели сентября были сформированы три полевые армии (1, 2 и 4-я армии) общей численностью 350 тысяч человек, которые были предоставлены в распоряжение 3-го Украинского фронта для проведения дальнейших операций.

Когда 3 октября – после перерыва в сражениях продолжительностью в несколько дней – 3-й Украинский фронт начал наступление на территорию Югославии, в его операциях участвовали также и эти три болгарские полевые армии.

В то время как Красная армия после прорывов под Яссами и Тирасполем – завершившихся окружением и уничтожением германской 6-й армии – целиком сосредоточилась на завоевании Румынии и Болгарии, командованию группы армий «Южная Украина» удалось оставшимися в их распоряжении частями удержать кусочек трансильванского Секлера (район к северо-востоку от Брашова. – Ред.) и создать там новую – и весьма тонкую – оборонительную линию, обращенную к востоку и юго-западу. Ядро германской группы армий образовывали дивизии 8-й армии (командующий – генерал от инфантерии Отто Вёлер), дислоцированные западнее участка прорыва русских под Яссами и поэтому располагавшие путями к отступлению через перевалы Карпат.