Da anden verdenskrig brød ud erklærede Bulgarien sig for neutralt. Kongen og regeringen virkede opsatte på at overholde neutraliteten, i modsætning til begivenheder under første verdenskrig. De bitre erfaringer fra den forrige krig var svære at glemme og der var ingen garantier for udfaldet af den nye krig. Samtidigt var man i Sofia opmærksomme på at landets geografiske placering ville sætte et stærkt pres på landet, for at vælge side, så man fulgte udvikling i de kringlede diplomatiske manøvrer rundt om på Balkan med en næsten uudholdelig spænding. På trods af at man netop havde rekonstrueret de bulgarske tropper, var man klar over at man hverken havde styrken eller våbnene til at garantere landets sikkerhed, eller mulighed for at genvinde de landområder der blev tabt i 1913 og 1918. 

I efteråret 1940 lykkedes det dog, med godkendelse af verdenssamfundet, at få det sydlige Dobrudja tilbage, efter at det havde været under Rumænsk herredømme siden 1913. Dette gav bulgarerne en illusion om at de territoriale problemer kunne blive løst uden at Bulgarien deltog i den nye verdensomspændende konflikt.

Illusionen brast dog hurtigt da tyskerne snart efter stod ved grænsen. Stillet overfor valget mellem en militær konfrontation med tyskerne og at tilslutte sig aksemagterne, valgte kongen og hans regering at slutte sig til fascisterne d. 1. marts 1941. Den offentlige opposition var ikke særligt stærk og det skyldes nok hovedsagligt at Sovjetunionen, som de fleste bulgarere identificerede med Rusland, havde indgået en ikke angrebspagt med Nazi Tyskland.

I midten af 1941 så regeringen og dens kritikere ret lyst på tingene, det var lykkedes på diplomatisk vis at afværge en krig med Nazi Tyskland, hvor grækerne og jugoslaverne var blevet banket på plads og ikke mindst var det lykkedes at opretholde gode officielle relationer til USSR, selv efter at nazi tyskerne indledte deres invasion af landet d. 22. juni 1941.

Selv da tyskerne invaderede Sovjetunionen holdt den bulgarske konge og hans regering sig på deres neutrale kurs. Det betød at Bulgarien kun tilsluttede sig anvisninger fra aksemagterne, når alle diplomatiske forhandlingsmuligheder var udtømte. Faktisk var Bulgarien den eneste af aksestaterne, der ikke havde bidraget med så meget som en eneste soldat til østfronten eller fronterne vestpå. Men i slutningen af 1941 erklærede Bulgarien rent symbolsk krig mod USA og Storbritannien, hvilket blev startskuddet til  at engelsk/amerikanske luftstyrker, fra tid til anden smed deres dødbringende bomber over Sofia og andre store bulgarske byer. Landets økonomi arbejdede nu udelukkende for tyskernes krigsapparat og alle veje, havne, lufthavne og kommunikationslinier stod til rådighed for tyskerne.    

Da Sovjetunionen og USA gik sammen om at støtte den anti-fascistiske blok blev alle tvivl om formålet med verdenskrigen fjernet. Og tilsynekomsten af en mulig ny national katastrofe krævede handling. På dette kritiske sted i historien tog BCP (det bulgarske kommunist parti), på Stalins opfordring, initiativet til at trodse den officielle administration. De blev utvivlsomt hjulpet på vej af den forvirring og passivitet, som de gamle partier udviste.

Så tidligt som d. 26. juni 1941 søsatte BCP en strategi for at væbnet oprør mod den kongelige regering og dens tyske allierede. En guerrilla bevægelse voksede sig hastigt stor rundt om i landet. Frihedskæmperne satte sig for at ødelægge infrastrukturen, tyske militære anlæg og fabrikker der producerede for Nazityskland. Bulgarien blev det eneste land i akseblokken der lod et væbnet oprør udvikle sig, men frihedskampen fik alle de samme proportioner som i nogle af de andre tyskbesatte lande.

I midten af 1942 stod BCP i spidsen for ideen om at danne en forenet front, Fædrelandsfronten, af demokratiske kræfter mod den siddende regering der havde overgivet landet til Nazityskland. Det tog ikke lang tid at vinde gehør hos de gamle politiske partier, der kunne se at krigen var ved at tage en vending efter de allieredes sejre ved Stalingrad, Kursk og El Amain og i det sydlige Italien. I August 1943 tilsluttede BCP, BPAU venstrefløj, Socialdemokratiets venstrefløj og Zveno sig Fædrelandsfronten. I august døde tsar Boris III også og arvingen til tronen Simeon II, som ikke var gammel nok til at overtage magten, blev fjernet af regeringen. Det tyskvenlige bulgarske borgerskab var forvirrede og usikre. De ude af stand til at foreslå en løsning på krisen og famlede desperat for at vinde tid, de svingede imellem svage løfter om en demokratisk løsning og ubeslutsomme, svævende kontaktforsøg til de allierede.  

I sommeren 1944 nærmede sovjethæren sig Balkan halvøen. I august blev den stærke nazistyrke omringet og slået ved Lassi-Kishinev. Den 23. august 1944 forlod Rumænien aksemagterne og erklærede Tyskland krig. Tanks med den femtakkede røde stjerne linede op i Dobrudja provinsen.

D. 26. august besluttede BCP’s central komite at starte et væbnet oprør sammen med de andre politiske partier og grupper i Fædrelandsfronten. Derefter gik det stærkt. D. 2. september blev dannet en ny regering af det stærke bondeparti, demokraterne og populisterne, et sidste desperat forsøg fra de regerende borgerlige på at beholde magten ved en kosmetisk ændring af kabinettet. Men Fædrelandsfronten kunne ikke støtte den nye regering.

D. 5. September 1944 erklærede USSR krig mod Bulgarien og d. 8. september invaderede de det nordøstlige hjørne af landet inklusive de største havnebyer, Varna og Burgas. Hæren blev beordret til ikke at gøre modstand. Om aftnen d. 9. September indtog Sofia garnisonen der var under ledelse af officerer, der tilhørte partiet Zveno, på ordre fra Fædrelandsfronten, strategiske punkter i Sofia og satte regeringen under arrest. D. 9. september blev en ny regering dannet af Fædrelandsfronten med Kimon Georgiev som premierminister.

Til at begynde med havde den nye regering ingen problemer på den nationale front. Hærens Zveno infiltrerede styrker og BCP’s guerilla grupper havde ingen problemer med at skabe ro og orden ude i landet. Tilstedeværelsen af den røde russiske arme i dele af landet havde vel også en dæmpende virkning på gemytterne. Men udenrigspolitisk var situationen meget mere kompleks. D. 10. september 1944 erklærede den nye regering krig mod Tyskland og dets allierede.

Nazityskland sendte hurtigt nogle små delinger soldater til flere forskellige grænseovergange men de blev hurtigt tilbagevist. De delinger af den bulgarske hær der befandt sig i Makedonien befandt sig nu i en svær situation. De var omringet af tyske tropper, mens deres ledelse var konfus på grund af højforræderi fra nogle officerer der havde deserteret til fordel for tyskerne. I modsætning til en lignende situation året før, hvor nogle officerer deserterede til den italienske hær, så valgte delingerne at kæmpe i stedet for at overgive sig. Det lykkedes dem, under dække af fly, at kæmpe deres vej tilbage til den gamle bulgarske grænse. Det bulgarske luftvåben ydede en enorm indsats og de ca. 500 flys massive air-raids havde en sønderknusende effekt på den tyske hær i området.

I begyndelsen af september 1944 angreb Bulgariens ca. 500.000 mand store hær Jugoslavien på to fronter – Sofia til Nis og Sofia til Skopje. Tanken var at blokere tyskernes tilbagetog fra Grækenland. Indenfor den næste måned befriede bulgarerne Makedonien og det sydøstlige Serbien. De tyske tropper der nu var isoleret i Grækenland overgav sig til englænderne. Den første bataljon på ca. 130.000 mand gik derefter ind i Ungarn. Her blev der mellem 6. og 19. marts 1945 kæmpet et historisk slag som drev tyskerne ud af landet. Og bulgarerne fulgte efter, i april gik de ind i Østrig. Da Nazityskland kapitulerede, havde bulgarerne netop befriet byen Klagenfurt. Her mødtes bulgarerne’s første bataljon med den 8. engelske bataljon og Tysklands kapitulation blev fejret – med en fodboldkamp…

Bulgarernes indsats i afslutningen af den anden verdenskrig gav Bulgarien en fordel i de senere fredsforhandlinger. Paristraktaten sikrede at Bulgarien kunne beholde det land man havde haft i 1939 samt Dobrudja som blev annekteret i 1940.