Пока осуществлялась перегруппировка и продвижение войск, ситуация в Софии изменилась как во внешнеполитической, так и во внутриполитической области. Хотя премьер-министр «новой Болгарии» Кимон Георгиев в середине сентября на пресс-конференции для иностранных журналистов категорически отверг предположение, что правительство намерено придерживаться коммунистической системы или вообще ввести советский режим, события в стране развивались именно в этом направлении. Члены Регентского совета были выведены из состава правительства, а затем арестованы. На их место пришли двое беспартийных (В. Ганев, С. Борошевский) и один коммунист (профессор Тодор Павлов). Все министры, бывшие на своих постах с 1 января 1941 года, и многочисленные чиновники, ответственные за катастрофу Болгарии, были арестованы, а их имущество в кратчайший срок конфисковано в пользу государства. И как будто эти аресты в определенных кругах стали давно ожидавшимся сигналом, в конце сентября по Болгарии внезапно прокатилась волна террора, жертвами которой стали тысячи людей. Террор если и не был инициирован правительством, то производился с его молчаливого согласия.
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.