Této situace se pokusil využít byzantský císař Michael VIII. Palaiologos a zasáhl v Bulharsku.Poslal Ivana Asena III., syna bývalého císaře Mitso Asena, aby si nárokoval bulharský trůn v čele velké byzantské armády.Současně Michael VIII podnítil Mongoly k útoku ze severu a donutil Ivajla bojovat na dvou frontách.Ivajlo byl poražen Mongoly a obležen v důležité pevnosti Drastar.V jeho nepřítomnosti otevřela šlechta v Tarnově brány Ivanu Asenovi III.Ivaylo však prolomil obležení a Ivan Asen III uprchl zpět do Byzantské říše.Michael VIII poslal dvě velké armády, ale obě byly poraženy bulharskými rebely v balkánských horách.Mezitím šlechta v hlavním městě prohlásila za císaře jednoho ze svých, magnáta Jiřího Tertera I. Obklopen nepřáteli a s ubývající podporou kvůli neustálým válkám, Ivajlo uprchl ke dvoru mongolského vojevůdce Nogai Khan hledat pomoc. ale nakonec byl zavražděn.Odkaz povstání přetrval jak v Bulharsku, tak v Byzanci.