Византийският император Михаил VIII Палеолог се опитва да използва тази ситуация и се намесва в България.Той изпраща Иван Асен III, син на бившия император Мицо Асен, да претендира за българския престол начело на голяма византийска армия.Едновременно с това Михаил VIII подтиква монголите да атакуват от север, принуждавайки Ивайло да се бие на два фронта.Ивайло е победен от монголите и е обсаден във важната крепост Дръстър.В негово отсъствие търновската шляхта отваря вратите на Иван Асен III.Ивайло обаче прекъсва обсадата и Иван Асен III бяга обратно във Византийската империя.Михаил VIII изпраща две големи армии, но и двете са разбити от българските въстаници в Стара планина.Междувременно благородниците в столицата бяха провъзгласили за император един от тях, магната Георги Тертер I. Заобиколен от врагове и с намаляваща подкрепа поради постоянните войни, Ивайло избяга в двора на монголския военачалник Ногай хан, за да потърси помощ, но в крайна сметка е убит.Наследството от бунта остава както в България, така и във Византия.