Împăratul bizantin Mihail al VIII-lea Paleologo a încercat să exploateze această situație și a intervenit în Bulgaria.L-a trimis pe Ivan Asen al III-lea, fiul fostului împărat Mitso Asen, să revendice tronul bulgar în fruntea unei mari armate bizantine.Simultan, Mihai al VIII-lea i-a incitat pe mongoli să atace din nord, forțându-l pe Ivaylo să lupte pe două fronturi.Ivaylo a fost învins de mongoli și asediat în importanta fortăreață Drastar.În lipsa lui, nobilimea din Tarnovo i-a deschis porțile lui Ivan Asen al III-lea.Cu toate acestea, Ivaylo a rupt asediul și Ivan Asen al III-lea a fugit înapoi în Imperiul Bizantin.Mihai al VIII-lea a trimis două armate mari, dar ambele au fost înfrânte de rebelii bulgari în munții Balcani.Între timp, nobilimea din capitală îl proclamase împărat pe unul de-al lor, pe magnatul George Terter I. Înconjurat de dușmani și cu sprijinul din ce în ce mai mic din cauza războiului constant, Ivaylo a fugit la curtea domnului război mongol Nogai Khan pentru a căuta ajutor, dar în cele din urmă a fost ucis.Moștenirea rebeliunii a rezistat atât în ​​Bulgaria, cât și în Bizanț.