De Byzantijnse keizer Michael VIII Palaiologos probeerde deze situatie uit te buiten en kwam tussenbeide in Bulgarije.Hij stuurde Ivan Asen III, zoon van de voormalige keizer Mitso Asen, om de Bulgaarse troon op te eisen aan het hoofd van een groot Byzantijns leger.Tegelijkertijd zette Michael VIII de Mongolen ertoe aan om vanuit het noorden aan te vallen, waardoor Ivaylo gedwongen werd op twee fronten te vechten.Ivaylo werd verslagen door de Mongolen en belegerd in het belangrijke fort van Drastar.Tijdens zijn afwezigheid opende de adel in Tarnovo de poorten voor Ivan Asen III.Ivaylo brak echter het beleg en Ivan Asen III vluchtte terug naar het Byzantijnse rijk.Michael VIII stuurde twee grote legers, maar ze werden allebei verslagen door de Bulgaarse rebellen in het Balkangebergte.Ondertussen had de adel in de hoofdstad een van hen, de magnaat George Terter I, tot keizer uitgeroepen. Omringd door vijanden en met afnemende steun als gevolg van de voortdurende oorlogvoering, vluchtte Ivaylo naar het hof van de Mongoolse krijgsheer Nogai Khan om hulp te zoeken. maar werd uiteindelijk vermoord.De erfenis van de opstand bleef zowel in Bulgarije als in Byzantium bestaan.