Фердинанд и его окружение не были довольны тем, как шли переговоры в Лондоне. Видимо, чтобы оказать давление на партнёров по переговорам, болгары начинают подготовку штурма крупного города-крепости Эдирне (Адрианополя).
Война обострила все противоречия внутри Османской империи. Поражения на фронтах, пленение огромного количества турецких солдат, появление множества калек и раненых в городах Порты вызвали серьёзное социальное напряжение в стране. Этим не преминули воспользоваться наиболее радикальные силы, которые 23 января 1913 года организовали государственный переворот. В середине дня в зал заседания правительства Османской империи ворвалась толпа фанатиков, которые застрелили начальника штаба Назым-пашу. Они потребовали от Кямил-паши объявить об отставке правительства. Власть в стране захватили националисты — младотурки, возглавляемые Махмуд Шевкет-пашой. Он провозгласил себя великим визирем и военным министром. Министром иностранных дел стал принц Саид Халим, министром внутренних дел — Талаат бей, а главнокомандующим — Ахмет Изет-паша. Через неделю после переворота младотурки прерывают переговоры в Лондоне и возобновляют военные действия.
На волне националистического подъёма младотуркам удалось мобилизовать дополнительные силы. Бросив их против болгар, они сумели к середине февраля оттеснить их от Чаталджанских позиций. Временные успехи своих военных (в этот период турки удачно обороняли крепость близ албанского города Шкодер от сербских и черногорских войск) делегация Порты на конференции в Лондоне пыталась использовать, чтобы обернуть переговоры, возобновившиеся 14 февраля, в свою пользу.
Но союзники не поддались давлению и продолжали боевые действия, несмотря на лютые февральские морозы. Свирепствовала не только стужа, но голод и холера. В начале марта греки овладели турецкой крепостью Янина, а к концу марта болгары вновь оттеснили турок к Чаталджи. Самым крупным успехом болгарской армии стало взятие Эдирне и пленение шестидесятитысячного гарнизона этой крепости во главе с командующим Шукри-пашой, ставшим печально известным в истории как палач Илинденско-Преображенского восстания 1903 года. Для турок этот город является не только важным административным центром, но и своего рода сакральным местом. Здесь покоятся останки некоторых турецких султанов, а над городом высится самая большая на Балканах мечеть «Султан Селим джамия», являющаяся настоящей архитектурной жемчужиной.
В Лондоне стороны подписали соглашение о прекращении боевых действий. Под давлением великих держав, правительства которых опасались усиления Болгарии в регионе, она вынуждена была уступить Румынии город Силистру в качестве компенсации за благожелательный нейтралитет Бухареста в войне с Турцией.