В начале сентября войска 3-го Украинского фронта неудержимо двигались к границам Болгарии. Правительство царской Болгарии, которое формально поддерживало в течение всей войны нейтралитет с СССР, но на деле вопреки воле своего народа тесно сотрудничало с гитлеровцами, и в эти дни продолжало оказывать им помощь. Территория и транспорт Болгарии использовались немецко-фашистской армией, болгарские войска несли оккупационную службу в Югославии и Греции, что позволяло гитлеровскому командованию высвободить свои силы для действий на советско-германском фронте. Пособники "третьего рейха" в Болгарии жестоко расправлялись с партизанами и другими патриотами. Через Болгарию на румынскую территорию проходили немецко-фашистские войска, направлявшиеся на подкрепление разбитых гитлеровских дивизий.
26 августа Болгарская рабочая партия приняла решение о непосредственной подготовке вооруженного восстания болгарского народа. ЦК БРП обязал коммунистов поднять все антифашистские силы на смелую и решительную борьбу за изгнание гитлеровских войск, свержение фашистских министров, установление народно-демократической власти.
30 августа Советское правительство направило ноту правительству Болгарии, в которой предлагалось немедленно прекратить пропуск через Болгарию немецких войск. Однако болгарские власти лишь делали вид, что порывают с фашистской Германией, на деле все оставалось по-прежнему: тысячи гитлеровских солдат укрывались в стране, в портах Болгарии базировались немецкие корабли, угрожая советскому судоходству на Черном море. Пятого сентября Советское правительство направило повторную ноту, в которой осуждало политику, проводимую болгарскими властями, и указывало на то, что "Болгария теперь имеет полную возможность, не опасаясь Германии, порвать с Германией и тем самым спасти страну от гибели".
Седьмого сентября болгарское правительство официально заявило о разрыве с Германией, а 8 сентября объявило ей войну. В эти же дни в стране назревали революционные события. Отечественный фронт, созданный под руководством Компартии Болгарии еще в 1942 году, готовил вооруженное восстание с целью свергнуть монархо-фашистский режим в стране и провозгласить народно-демократическую республику. В связи со складывавшейся обстановкой Советское правительство решило ввести войска 3-го Украинского фронта в восточные районы Болгарии, до рубежа Джурджу, Розград, Шумея, Дылгопол, северный берег реки Каменя.
Восьмого сентября советские войска вступили в Болгарию. Население встречало их восторженно. Ни одного выстрела не раздалось со стороны болгарских воинов. Девятого сентября в Болгарии началось антифашистское народное восстание, закончившееся победой Отечественного фронта, который образовал новое народное правительство. Оно обратилось с просьбой к правительству СССР, чтобы советское командование взяло на себя организацию взаимодействия болгарских войск с войсками 3-го Украинского фронта.
Директивой от 13 сентября Ставка предписывала Маршалу Советского Союза Толбухину: "Для руководства действиями наших войск, включая авиацию, и для организации взаимодействия с болгарскими войсками через Генеральный штаб Болгарии направить в Софию генерал-полковника Бирюзова в качестве своего заместителя".
Бирюзов прибыл в Софию самолетом 14 сентября. К этому времени в болгарской столице уже находилось несколько соединений Советской Армии, направленных туда по просьбе нового болгарского правительства.
Для защиты Софии с воздуха использовались как болгарские, так и советские части ПВО. Здесь же находился командующий 17-й воздушной армией В. А. Судец. Первые же дни переговоров с представителями военного министерства Болгарии показали, что военный министр Велчев был против того, чтобы болгарские войска действовали вместе с Советской Армией против вермахта, тогда как главнокомандующий армии генерал Маринов ратовал за быстрейшее участие болгарской армии в войне с Германией. Этого же хотело подавляющее большинство народа и правительство Отечественного фронта.
С первой встречи Велчев стал утверждать, что болгарские войска не способны вести боевые действия, тем более наступательные. Бирюзов сразу понял, откуда дует ветер. Это была линия Черчилля, жаждавшего видеть Болгарию среди побежденных, а не победителей. Видимо, в этом он усматривал возможность сохранить в Болгарии буржуазный строй и задержать там развитие революции.