Вечером 9 сентября находившийся в Москве Георгий Димитров обратился с просьбой к советскому командованию принять в штабе 3-го Украинского фронта полномочную делегацию нового правительства.
10 сентября генерал Толбухин принял делегацию, возглавляемую членом Политбюро КПБ Д. Ганевым. Она проинформировала командование фронта о вооруженном восстании, политической платформе правительства Отечественного фронта и его желании как можно быстрее заключить перемирие со странами антигитлеровской коалиции и попросила военную помощь. Последнюю просьбу советская стороны удовлетворила немедленно.
12 сентября Толбухину было присвоено звание Маршала Советского Союза.
13 сентября Ставка дала указание направить в Софию начальника штаба 3-го Украинского фронта генерала СС. Бирюзова для руководства действиями советских войск и организации взаимодействия с болгарской армией через Генеральный штаб Болгарии. Одновременно было приказано выдвинуть в район Софии 34-й стрелковый корпус и перебазировать туда часть сил 17-й воздушной армии. 15 сентября советские войска вступили в Софию, три дня спустя они заняли положение к северо-западу и юго-западу от города, оседлав дороги, ведущие к столице.
17 сентября болгарская армия поступила в оперативное подчинение советского командования. 20 сентября последовала директива Ставки о переброске войск 3-го Украинского фронта в западные и южные районы страны. Войска 57-й армии, совершив 500-километровый марш, к концу сентября вышли на болгаро-югославскую границу. 37-я армия и 4-й гвардейский механизированный корпус к тому времени были сосредоточены в районах Казанлык, Нова-Загора, Ямбол. Это надежно обеспечивало левое крыло фронта и безопасность южных районов Болгарии. Главные силы болгар сосредоточивались на направлении София, Ниш для действий в последующем на левом фланге Толбухина.
С освобождением Болгарии и выходом советских войск на границу с Югославией создавались более благоприятные условия для разгрома вермахта на территории Югославии, Греции и Албании.
В ходе оккупации, то есть освобождения, Болгарии Красная Армия потеряла всего лишь 154 человека погибшими и 514 ранеными, еще 11 773 бойца маялись дизентерией.
28 октября 1944 года СССР, Великобритания и США подписали с Болгарией Соглашение о перемирии.
«В результате седьмого удара была освобождена Молдавская ССР, выведены из строя союзницы Германии — Румыния и Болгария, которые объявили ей войну. Советская Армия получила широкие возможности для наступления в Венгрии, на Балканах и для глубокого охвата фашистских войск с юга.
Советская стратегия продемонстрировала искусный выбор направления главных ударов двух взаимодействующих фронтов, умелую организацию операций на окружение крупных группировок противника с их последующим уничтожением, создание благоприятных предпосылок для проведения в дальнейшем девятого сталинского удара».
В нашей литературе действия Красной Армии в Румынии и Болгарии упорно именуются «Освобождением» и подсчитывается «цена освободительной миссии». Поскольку речь идет о занятии войсками в ходе войны территории суверенных и враждебных Советскому Союзу государств, правильнее будет говорить об их оккупации и замене существующего строя. Тем более советские войска продолжали оставаться здесь и после войны на протяжении еще четырнадцати лет, продолжая «освобождать» румынский и болгарский народы от «реакционных капиталистических правительств» и контролируя процесс становления «подлинно народно-демократических» — коммунистических режимов на Балканах.
Поэтапно были использованы все рецепты «советизации» и теории классовой борьбы. Сначала была сломана старая государственная машина, распущен «полицейско-фашистский» парламент, произведена чистка в государственном аппарате и армии, распущена полиция, закрыты «фашистские» газеты и конфискованы типографии. В армии был введен институт помощников командиров по политической части.
Вскоре было объявлено, что софийский народный суд будет судить за фашистскую деятельность 653 человека, в том числе 126 бывших министров и членов парламента. Это было только начало.