L' empereur byzantin Michel VIII Palaiologos a tenté d'exploiter cette situation et est intervenu en Bulgarie.Il envoya Ivan Asen III, fils de l'ancien empereur Mitso Asen, réclamer le trône bulgare à la tête d'une grande armée byzantine.Simultanément, Michel VIII incite les Mongols à attaquer par le nord, forçant Ivaylo à se battre sur deux fronts.Ivaylo a été vaincu par les Mongols et assiégé dans l'importante forteresse de Drastar.En son absence, la noblesse de Tarnovo a ouvert les portes à Ivan Asen III.Cependant, Ivaylo a brisé le siège et Ivan Asen III s'est enfui dans l'Empire byzantin.Michael VIII a envoyé deux grandes armées, mais elles ont toutes deux été vaincues par les rebelles bulgares dans les montagnes des Balkans.Pendant ce temps, la noblesse de la capitale avait proclamé empereur l'un des leurs, le magnat George Terter I. Entouré d'ennemis et avec un soutien décroissant en raison de la guerre constante, Ivaylo s'est enfui à la cour du seigneur de guerre mongol Nogai Khan pour demander de l'aide, mais a finalement été assassiné.L'héritage de la rébellion a duré à la fois en Bulgarie et à Byzance.