Новый поворот событий с наступлением болгарской армии в направлении Константинополя в конце марта 1913 г. вызвал разногласия у держав: Англия была против взятия болгарами Чаталджи и предложила ввести в проливы международный флот; Франция, желая воспрепятствовать появлению России в проливах, предложила коллективную морскую демонстрацию; Австро-Венгрия открыто заявила, что не возражает против занятия болгарскими войсками Константинополя, что, по ее расчетам, должно было довести Болгарию до краха. Русское правительство, не находя благоприятной возможности для захвата проливов, уговорило болгар заключить перемирие и воздержаться от взятия Чаталджи; взамен была обещана помощь в разделе Македонии77. В целом усилия России на этом этапе были направлены на примирение между собой балканских государств, в первую очередь Сербии и Болгарии. 30 мая 1913 г. был подписан лондонский мирный договор, согласно которому Турция уступила своим противникам европейские владения по линии Энос-Мидия; Адрианополь вошел в состав Болгарии, Фессалоника, Эпир и Крит отошли к Греции. Нерешенным оставался вопрос о занятых греками островах Лемнос, Тенедос и Имврос, находящихся у входа в Дарданеллы, а также о статусе Афона78.
Итоги первой Балканской войны, однако, не удовлетворили болгарское правительство: подстрекаемый Австро-Венгрией, Фердинанд 29 июня 1913 г. начал новую войну против своих бывших союзников, которая окончилась полным поражением; Турция заняла Адрианополь, а Румыния – южную Добруджу; порт Кавала переходил к Греции; территория Сербии увеличилась на 39 000 км2. Результаты войны были закреплены Бухарестским договором между Болгарией, Грецией, Сербией, Черногорией и Румынией (подписан 10 августа) и Константинопольским договором между Болгарией и Турцией (26 сентября). Требование России оставить в руках Болгарии порт Кавалу, выдвинутое на бухарестской конференции в августе, не было поддержано Францией. Распад Балканского союза явился тяжелым для России итогом Балканских войн; начало второй Балканской войны расценивалось как крупный неуспех русской дипломатии79. Однако и без того было ясно, что Балканский союз вряд ли мог быть долговечен. Как писал А. П. Извольский, «вторая Балканская война избавила нас от весьма тяжелой обязанности взять на себя разверстку Македонии между союзниками. Задача эта была абсолютно неразрешима и поссорила бы нас разом со всеми Балканскими государствами»80.