Kaisar Bizantium Michael VIII Palaiologos mencoba mengeksploitasi situasi ini dan campur tangan di Bulgaria.Dia mengirim Ivan Asen III, putra mantan Kaisar Mitso Asen, untuk mengklaim takhta Bulgaria sebagai pemimpin pasukan Bizantium yang besar.Secara bersamaan, Michael VIII menghasut bangsa Mongol untuk menyerang dari utara, memaksa Ivaylo bertempur di dua front.Ivaylo dikalahkan oleh bangsa Mongol dan dikepung di benteng penting Drastar.Dalam ketidakhadirannya, bangsawan di Tarnovo membuka gerbang untuk Ivan Asen III.Namun, Ivaylo memecahkan pengepungan dan Ivan Asen III melarikan diri kembali ke Kekaisaran Bizantium.Michael VIII mengirim dua pasukan besar, tetapi keduanya dikalahkan oleh pemberontak Bulgaria di pegunungan Balkan.Sementara itu, kaum bangsawan di ibu kota telah memproklamirkan diri sebagai kaisar salah satu dari mereka sendiri, tokoh terkemuka George Terter I. Dikelilingi oleh musuh dan dengan dukungan yang semakin berkurang karena perang terus-menerus, Ivaylo melarikan diri ke istana panglima perang Mongol Nogai Khan untuk mencari bantuan. tapi akhirnya dibunuh.Warisan pemberontakan bertahan baik di Bulgaria maupun di Byzantium.