保加利亚决不向塞、希两国做出“土地”和“居民”的让步，态度强硬，并抢先采取了某些行动。于是，塞、希两国很快走到一起，于1913年6月1日签订了同盟条约和秘密军事协定，把矛头指向保加利亚。
正在这时，保加利亚统治集团中《圣斯特法诺条约》的阴魂未散，国王斐迪南于1913年6月17日命令军队向驻守在马其顿的塞、希两国军队发起突然袭击。巴尔干战火重新燃起，这就是同室操戈的第二次巴尔干战争，史称“同盟战争”。
紧接着，黑山和罗马尼亚利用保加利亚的困难处境，趁机向保加利亚宣战。奥斯曼帝国亦卷土重来，出兵东色雷斯。结果，在短短一个月时间里，保加利亚腹背受敌，危在旦夕，首都索非亚告急。
保加利亚被迫求和，并于1913年8月10日在布加勒斯特签订了割地赔款的和约，重新划定巴尔干各国的新边界。战争的结果，使保加利亚非但没有用武力建立起“大保加利亚”，反而失去了它在第一次巴尔干战争中获得的大部分土地。
经过两次巴尔干战争，奥斯曼帝国在巴尔干地区的全部属地被阿尔巴尼亚、保加利亚、希腊、塞尔维亚和黑山收复和瓜分了。这5国所扩大的领土面积和增加的人口情况如下。
阿尔巴尼亚成为独立国家，面积约2.8万平方公里，人口近80万。当时有同样多的阿尔巴尼亚人仍留在塞尔维亚和希腊境内。
塞尔维亚得到了新帕扎尔和桑贾克的一部分，包括普里什蒂纳和普里兹伦两市在内的科索沃和梅托希亚、整个马其顿西部和中部地区，包括斯科普里、奥赫里德和比托拉等市在内，总共约38万平方公里和近150万人口。结果，塞尔维亚的面积几乎扩大了一倍，即从48万平方公里扩大到86万平方公里，而人口从290万增加到440万。
黑山在两次巴尔干战争中也获得了新的领土和居民，它的面积从0.9万平方公里扩大到1.42万平方公里，人口从28.5万增至43.5万。
希腊得到的领土和人口最多。它获得北伊庇鲁斯(包括雅尼那市)、马其顿南部，包括萨洛尼卡、色雷斯、德拉马、卡瓦拉和爱琴海上的一些岛屿，总面积约达5.6万平方公里，人口达160多万。
保加利亚从奥斯曼帝国的“遗产&”中分到了自己的份额，即得到了西色雷斯地区和皮林马其顿地区，新添领土面积2.3万平方公里，人口近60万。
