Однако выгоды балканского блока представлялись царской дипломатии настолько неоспоримыми, что перевешивали все опасения, связанные с его созданием. Ведь австрийская военная партия могла приступить к захвату западных Балкан и не дожидаясь завершения русских военных приготовлений. Посланник в Софии Неклюдов писал, что сербо-болгарское соглашение, «сплотив воедино до полумиллиона штыков и притом великолепного войска», «поставит несомненно серьёзную преграду всяким замыслам оккупации или захвата с северо-западной стороны полуострова», т. е. со стороны Австро-Венгрии.
Во время осенних переговоров 1911 г. царь болгарский Фердинанд находился в своём венгерском поместье. Для окончательных решений к нему выехал премьер-министр Гешов. Обратный путь Гешов совершал через Белград. Здесь к нему в вагон для личных переговоров должен был явиться Милованович. Когда Милованович поджидал болгарского коллегу, он был изумлён сообщением, что Гешов уже проехал через Белград. Но оказалось, что то была дипломатическая хитрость Ге-шова. Чтобы сохранить абсолютную тайну, он сначала отправил в Софию какого-то болгарина под своим именем. Через день под строжайшим инкогнито на станцию Белград прибыл сам Гешов. Милованович вошёл в его вагон и проводил болгарского министра на протяжении нескольких перегонов. Гешов сообщил, что Фердинанд одобрил соглашение с Сербией. После этого оба министра занялись размежеванием сербских и болгарских интересов в Македонии. Болгария требовала всю Македонию. Сербия настаивала на её разделе. Сговориться было нелегко. Гешов описал в своих мемуарах эти дипломатические переговоры в поезде. «Не будем проводить никакой разграничительной линии теперь, — сказал ему Милованович. — Таким образом вы не подвергнетесь в Болгарии упрёкам в том, что согласились на предварительный раздел Македонии. Когда наступит момент и когда… вы получите львиную часть, никто не возразит против того, что маленькую часть Македонии русский император, под чьим покровительством и возвышенным чувством справедливости совершится это великое дело, отдаст Сербии. О да! Если бы одновременно с ликвидацией Турции могло наступить и распадение Австро-Венгрии, разрешение очень упростилось бы: Сербия получила бы Боснию и Герцеговину, Румыния — Трансильванию, и мы не боялись бы румынского вмешательства в нашу войну с Турцией».
Пока, однако, приходилось довольствоваться разделом территорий Оттоманской империи. Гешов и Милованович приблизительно определили те зоны, которые бесспорно должны были отойти к Болгарии к Сербии. Судьба спорной зоны, по мысли Миловановича, должна была решиться после будущей войны с Турцией; вопрос предоставлялся третейскому решению России.
Во второй половине ноября 1911 г. сербский король и Милованович побывали в Париже; там они почерпнули уверенность, что и французское правительство горячо одобряет план блока балканских государств.
Выдвинутая Миловановичем идея спорной зоны и русского арбитража сначала не встретила одобрения в Софии. Там полагали, что Россия обязательно выскажется в пользу Сербии. Начались переговоры о непосредственном размежевании спорной воны. В течение всего конца 1911 г. и в начале 1912 г. между сербами и болгарами вёлся ожесточённый торг. Главная трудность заключалась в решении судеб Ускюба (Скоплие), Белеса и Струги. Сербии этот район был нужен для прикрытия с юга будущего выхода к Адриатике и линии Дунайско-Адриатической железной дороги. Для Болгарии на Ускюб и Белее шли единственные удобные пути в долину Вар дара, к центру её будущих македонских владений. Спорили из-за каждой деревни, особенно в окрестностях Ускюба и Струги. Русская дипломатия и военный агент в Софии полковник Романовский усердно мирили сербов с болгарами. Впрочем, оба русских посланника, Неклюдов и Гартвиг, сами перессорились друг с другом: они обменивались раздражёнными письмами и телеграммами, минуя своё начальство. Министерство в Петербурге не знало, как разрешить спор между своими агентами: оно то требовало от болгар принятия сербского проекта разграничения, то навязывало сербам болгарские предложения. Гартвиг в ответ телеграфировал, что с обладанием Стругой связаны «жизненные интересы» Сербии и что уступить её болгарам никак невозможно. Кончилось тем, что болгары всё-таки согласились на установление «спорной зоны», судьбы которой подлежали арбитражу России.
13 марта 1912 г. был, наконец, подписан следующий сербо-болгарский союзный договор.
Статья 1: «Царство болгарское и королевство сербское гарантируют друг другу государственную независимость и целостность их территории, обязуясь… прийти на помощь друг другу всеми своими силами в случае, если бы одно из них подверглось нападению со стороны одной или нескольких держав».