Бирюзов волновался, и это понятно. Хотя он не впервые вызывался в Ставку, но тогда это было связано с привычными военными делами. Теперь же предстояло докладывать о совершенно иной сфере деятельности, в которую он только что окунулся с головой и не имел еще достаточного опыта. Надо было тщательно продумать свой доклад Верховному Главнокомандующему. Прием проходил в присутствии Молотова. Сталин расспрашивал о Болгарии, состоянии болгарской армии, ее руководителях. Бирюзов докладывал кратко и ясно, на вопросы отвечал четко и исчерпывающе. Аудиенция закончилась получением указаний общего характера. В тот же день Бирюзов встретился с Георгием Димитровым. "Лишь только переступил я порог его кабинета, - писал впоследствии Бирюзов, - Димитров, улыбаясь, вышел из-за стола и шагнул мне навстречу. "Вот вы какой бравый да юный, генерал Бирюзов!" - пошутил Георгий Михайлович, крепко пожимая мне руку. И у меня тотчас же пропала обычная в подобных случаях скованность. Почувствовал себя так, словно мы были давние и добрые знакомые".
В Софию Бирюзов вернулся вместе с только что созданным аппаратом председателя Союзной контрольной комиссии (СКК) по Болгарии. Комиссия эта была создана из представителей СССР, США и Англии на период действия соглашения о перемирии союзных держав с Болгарией. Обязанности СКК и ее председателя Маршала Советского Союза Толбухина, которого представлял в стране его заместитель по СКК Бирюзов, были сложны и многообразны. Они охватывали административную, военную и военно-морскую, а также экономическую области, каждая из которых требовала решения десятков проблем.
Бирюзов хорошо знал, что во всем этом клубке больших и малых проблем надо выбрать главное звено, главное направление, достижение успеха на котором предрешит победу в целом. Такое направление он видел в создании условий для укрепления народной власти, поддержке Отечественного фронта, в его борьбе с реакционно-буржуазными группировками внутри страны и их зарубежными вдохновителями как из не добитого еще фашистского блока, так и с англо-американской стороны.
Бирюзов и вся советская часть СКК в своей деятельности руководствовались ленинскими принципами советской внешней политики. Поэтому они не позволяли себе вмешиваться во внутренние дела Болгарии и тем более оказывать какое-либо давление на ее правительство. Но когда действия внутренней реакции носили враждебный характер по отношению к законной власти, грозили нарушением соглашения о перемирии, советские представители СКК, строго соблюдая условия соглашения, оказывали всемерную помощь народной Болгарии.
А контрреволюция не дремала. Профашистские группы в Болгарии, часть местной буржуазии, подстрекаемые агентами иностранных разведок, плели заговоры, чинили всевозможные препятствия участию болгарских войск в войне против Германии, вынашивали планы свержения народной власти. Уже в конце ноября 1944 года, вскоре после того как Бирюзов приступил к исполнению своих новых обязанностей, болгарская реакция во главе с военным министром Д. Велчевым попыталась сорвать суд над фашистскими преступниками в Болгарии. Болгарский народ дал отпор этим проискам реакции. Однако Велчев продолжал свою подрывную деятельность, всячески сопротивляясь оздоровлению болгарской армии. Работая рука об руку с болгарскими коммунистами и патриотами, Бирюзов внес большой вклад в дело укрепления болгарской армии и повышение ее боеспособности. Были укреплены и руководящие кадры вооруженных сил Болгарии. В результате болгарские войска приняли активное участие в боях против вермахта, храбро сражались с врагом в ходе Белградской, Балатонской, Венской операций вместе с Советской Армией и НОАЮ.
Почти три года пробыл Бирюзов в Болгарии. Здесь он встретил День Победы, стал свидетелем ликования болгарского народа, жителей Софии в связи с безоговорочной капитуляцией фашистской Германии. Под его руководством СКК по Болгарии провела огромную работу. Большую помощь болгарскому народу оказывали и воины 37-й армии, которой он командовал. Советские люди помогали болгарам восстанавливать народное хозяйство, разминировать минные поля, оставленные фашистами, налаживать работу транспорта, убирать урожай. Немало сил и времени отнимала у Бирюзова борьба с попытками американских и английских представителей СКК нарушить условия перемирия, вмешаться во внутренние дела Болгарии. Например, в 1946 году, когда Болгария готовилась к выборам, генерал Робертсон, американский представитель в СКК, требовал, чтобы Бирюзов собрал специально заседание СКК для обсуждения мер, гарантирующих избирателям свободное волеизъявление. "Мы не вправе вмешиваться, - ответил Бирюзов, - Болгария имеет свое правительство, и обеспечение свободных выборов его дело".