После долгого и упорного сопротивления Адрианополь в конце концов пал под натиском совместных сербских и болгарских сил. Тем временем Янина перешла в руки греков, а немного позже Шкодер оказался в руках черногорцев. Лондонская конференция собралась снова, и по новому договору у Османской империи ничего не осталось от прежних европейских владений за стенами Стамбула и оборонительных укреплений Чаталджи, за исключением небольшой части Фракии в пределах линии, проведенной между Черным морем и Мраморным. Будущее Албании и Турецких островов в Эгейском море было решено отложить на более поздний срок. Таким образом, представлялось, что благодаря совместным действиям европейских национальных государств Турция перестала быть европейской силой.
Но только европейские национальные государства не остались союзниками надолго. Когда дело дошло до дележа добычи их быстрых и непредвиденных побед, соперничающие Балканские государства снова вернулись к взаимным упрекам, зависти и конфликтам. Триумфальные победы болгар над турками пробудили в победителях амбициозные мечты о прошлой великой Болгарии. Русские пытались обуздать их, предупреждая, что возобновление войны на Балканах может спровоцировать вмешательство Румынии и снова поднять турок. Но воинст венное болгарское правительство, исполненное веры в силу болгарского оружия и презрения к грекам и сербам, отвергло все разумные советы, не сомневаясь, что их армия способна без особого труда разгромить бывших союзников.
С самого начала болгары не делали тайны из своего недовольства захватом греками Салоник. Они даже попытались предотвратить его, выслав туда собственные силы, которые прибыли слишком поздно, но остались, чтобы составить совместный гарнизон города. С тех пор, еще до заключения Лондонского договора, два государства спорили из-за города и его македонской береговой линии, и между ними даже имели место стычки в долине Струмы. Греция, силой оружия получив Салоники с южной частью Македонии, была исполнена решимости удержать эти территории любой ценой.
Сербия, со своей стороны, понимая, что ее войска в долине реки Вардар даже без помощи болгар внесли большой вклад в поражение турок, была крайне недовольна доставшейся ей малой долей Македонии, как это было согласовано ранее в предвоенном сербо-болгарском договоре. Дисбаланс сил на Балканах угрожал ей тем более теперь, когда Болгария, помимо ее собственной большей части Македонии, приобрела с помощью сербов Восточную Фракию вместе с Адрианополем. Более того, теперь Сербия могла лишиться выхода к Адриатике вследствие предложенной независимости Албании. В результате Греция и Сербия составили альянс. Каждая страна согласилась поддержать другую путем взаимной военной помощи против возможного нападения Болгарии. Союзники определили новые границы, которых они потребуют в случае успешной войны, и прощупали возможность поддержки Турции. Но Болгария в своей упрямой воинственности отвергла посредничество русских, пригрозила оккупировать всю Македонию и в полночь 30 июня 1913 года без провокаций и объявления войны начала атаку с двух направлений из Македонии с начальной целью расчленить союзные войска греков и сербов. Так началась Вторая Балканская война.
Описанная как «самая короткая и кровопролитная кампания из всех известных», она продолжалась всего месяц, спутав все ожидания драматической чередой болгарских поражений и полностью изменив соотношение сил между Балканскими странами. Сербы и греки, первоначально застигнутые врасплох, вскоре сплотились и одержали большие победы в речных долинах к северу и в горах к востоку от Салоник. Греки под командованием короля Константина, которого восхваляли в византийском духе, как нового Василия Болгаробойца, стали наступать в восточном направлении через Серрес. Организуя массовые убийства и поджоги, они погнали перед собой болгар. Пока греческий флот брал порты Кавала в Македонии и Дедеагач в Восточной Фракии, наземные силы греков продвинулись по фракийскому побережью до реки Марицы, традиционной границы. Румыния, как и предсказывали русские, включилась в конфликт. Недовольная своими ничтожными приобретениями по Лондонскому договору и гегемонией болгар на Балканах, Румыния направила за Дунай армию, которая захватила крепость Силистрию и двинулась в западном направлении к Плевне, не встречая никакого сопротивления, чтобы остановиться всего в 12 милях от самой Софии. С запада болгарскую границу перешли сербы, угрожая дунайской крепости Видин. И наконец сами турки отомстили за договор, когда армия младотурок под командованием Энвера перешла в наступление из-за оборонительных позиций Чаталджи, чтобы вернуть Адрианополь и вновь утвердить господство турок в Восточной Фракии.