Работа России над созданием Балканского союза началась 18 апреля 1909 г., когда состоялась встреча сербского короля и болгарского царя. В феврале 1910 г. в Петербург прибыла болгарская делегация во главе с царем Фердинандом и премьер-министром А. Малиновым; предлогом к визиту была благодарность за признание Россией независимости Болгарии. Целью посещения было обсуждение будущих границ Болгарии: заявка болгар на территорию, предусмотренную Сан-Стефанским договором и даже несколько более (Болгария претендовала на Фессалонику, Скопие (Ускюб), Тетово, Адрианополь и восточную границу по линии Энос-Мидия), не была поддержана А. П. Извольским. Переговоры продолжались в Софии, но так и не были доведены до конца. Преемник А. Малинова на посту премьер-министра Болгарии И. Гешов приступил к увеличению личного состава армии и милитаризации страны. В сентябре 1910 г. был выдвинут проект сербско-болгарского смешанного комитета. В 1911 г. возобновились русско-болгарские переговоры о военной конвенции. Дальнейшему укреплению отношений способствовало посещение в августе 1911 г. болгарским князем Борисом Киева, где он присутствовал при открытии памятника Александру II и встречался с Николаем II65.
Самым деятельным сторонником сближения Сербии и Болгарии был посланник в Сербии Н. Г. Гартвиг. Говоря о задачах России на Ближнем Востоке, он подчеркивал необходимость для нее встать твердой ногой на берегах Босфора, у выходных дверей «Русского озера», т. е. Черного моря; «облегчить призванным ею к самостоятельной жизни славянским народностям достижение их заветных идеалов, что сводится к полюбовному между ними разделу всего турецкого достояния на Балканском полуострове. Осуществить свою собственную вековую историческую задачу»66. Несколько более осторожными были его коллеги в Софии А. В. Неклюдов и Л. В. Урусов, опасавшиеся неготовности России к вступлению в войну против центральных сил. В ходе переговоров, поддержанных также Францией, болгарский и сербский министры иностранных дел И. Е. Гешов и М. Милованович договорились о приблизительном разделе территорий: Сербия получала право на территорию к северо-западу от Шар-Планины (Новобазарский санджак, Косово, Метохию и др.), Болгария – на территорию Фракии к востоку от Родоп и р. Струмы. Особенно острые споры вызвали районы Ускюба (Скопие), Велеса и Струги в Македонии. Сербии эта область была нужна для прикрытия будущего выхода к Адриатике и линии Дунайско-Адриатической железной дороги. Для Болгарии на Ускюб и Велес шли наиболее удобные пути в долину Вардара, к центру ее будущих македонских территорий. Так и не договорившись между собой, сербский и болгарский представители согласились на обозначение «спорной зоны», судьба которой подлежала арбитражу России. Накануне подписания договора, в апреле 1912 г., болгарская делегация во главе с председателем Народного собрания С. Даневым отправилась в Ливадию на встречу с Николаем II. 1 мая Данев поехал в Петербург, где встречался с С. Д. Сазоновым. Министр не советовал болгарам начинать активных действий; уклончивым был и его ответ на вопросы касательно Адрианопольского вилайета67. Наконец, 13 марта 1912 г. был подписан сербо-болгарский союзный договор; 12 мая союзный договор был дополнен подписанием сербо-болгарской военной конвенции68. Заключение сербско-болгарского союза в 1912 г. справедливо расценивается как крупная дипломатическая победа России над Австро-Венгрией на Балканах69. Одновременно с сербо-болгарскими происходили и греко-болгарские переговоры – уже без активного участия русской дипломатии, зато не без помощи Англии. Договор был подписан 29 мая 1912 г.; 5 октября состоялось заключение военной конвенции: в случае войны с Турцией Греция выставляла 120 тыс. человек, Болгария – 200 тысяч70.