L' imperatore bizantino Michele VIII Paleologo cercò di sfruttare questa situazione ed intervenne in Bulgaria.Mandò Ivan Asen III, figlio dell'ex imperatore Mitso Asen, a rivendicare il trono bulgaro a capo di un grande esercito bizantino.Contemporaneamente, Michele VIII incitò i mongoli ad attaccare da nord, costringendo Ivaylo a combattere su due fronti.Ivaylo fu sconfitto dai Mongoli e assediato nell'importante fortezza di Drastar.In sua assenza, la nobiltà di Tarnovo aprì le porte a Ivan Asen III.Tuttavia, Ivaylo ruppe l'assedio e Ivan Asen III fuggì nell'impero bizantino.Michele VIII inviò due grandi eserciti, ma furono entrambi sconfitti dai ribelli bulgari nelle montagne balcaniche.Nel frattempo, la nobiltà della capitale aveva proclamato imperatore uno di loro, il magnate George Terter I. Circondato da nemici e con sempre meno sostegno a causa della guerra costante, Ivaylo fuggì alla corte del signore della guerra mongolo Nogai Khan per chiedere aiuto, ma alla fine fu assassinato.L'eredità della ribellione durò sia in Bulgaria che a Bisanzio.