С двойственным чувством воспринял Бирюзов эту весть. С одной стороны, он всегда рвался на командную должность и, хотя был прекрасным знатоком штабного дела, мечтал командовать армией. Об этом знал Толбухин, знали и в Москве. Теперь его мечта сбывалась, это было радостно. Но, с другой стороны, 37-я армия стояла в Болгарии, уже ставшей глубоким тылом, и главную его обязанность - он четко понимал - будет составлять военно-дипломатическая деятельность, а к ней душа у него не лежала. Вспомнил, как еще в 1938 году категорически отказался от предложения перейти на военно-дипломатическую работу, как в июне 1941 года, за несколько дней до войны, был вызван к наркому обороны С. К. Тимошенко, вновь предлагавшему ему военно-дипломатический пост, и вызвал неудовольствие маршала своим отказом. И вот теперь все-таки придется встать на военно-дипломатическую стезю. "Жаль расставаться, дорогой Сергей Семенович, - вздохнул Толбухин. - Больше двух лет - и каких! - проработали вместе. От Волги до Венгрии дошли. А вот теперь пути разминулись... Но что же поделаешь!" Через несколько дней Бирюзов уехал в Москву: его вызвал И. В. Сталин.
Бирюзов волновался, и это понятно. Хотя он не впервые вызывался в Ставку, но тогда это было связано с привычными военными делами. Теперь же предстояло докладывать о совершенно иной сфере деятельности, в которую он только что окунулся с головой и не имел еще достаточного опыта. Надо было тщательно продумать свой доклад Верховному Главнокомандующему. Прием проходил в присутствии Молотова. Сталин расспрашивал о Болгарии, состоянии болгарской армии, ее руководителях. Бирюзов докладывал кратко и ясно, на вопросы отвечал четко и исчерпывающе. Аудиенция закончилась получением указаний общего характера. В тот же день Бирюзов встретился с Георгием Димитровым. "Лишь только переступил я порог его кабинета, - писал впоследствии Бирюзов, - Димитров, улыбаясь, вышел из-за стола и шагнул мне навстречу. "Вот вы какой бравый да юный, генерал Бирюзов!" - пошутил Георгий Михайлович, крепко пожимая мне руку. И у меня тотчас же пропала обычная в подобных случаях скованность. Почувствовал себя так, словно мы были давние и добрые знакомые".
В Софию Бирюзов вернулся вместе с только что созданным аппаратом председателя Союзной контрольной комиссии (СКК) по Болгарии. Комиссия эта была создана из представителей СССР, США и Англии на период действия соглашения о перемирии союзных держав с Болгарией. Обязанности СКК и ее председателя Маршала Советского Союза Толбухина, которого представлял в стране его заместитель по СКК Бирюзов, были сложны и многообразны. Они охватывали административную, военную и военно-морскую, а также экономическую области, каждая из которых требовала решения десятков проблем.
Бирюзов хорошо знал, что во всем этом клубке больших и малых проблем надо выбрать главное звено, главное направление, достижение успеха на котором предрешит победу в целом. Такое направление он видел в создании условий для укрепления народной власти, поддержке Отечественного фронта, в его борьбе с реакционно-буржуазными группировками внутри страны и их зарубежными вдохновителями как из не добитого еще фашистского блока, так и с англо-американской стороны.
Бирюзов и вся советская часть СКК в своей деятельности руководствовались ленинскими принципами советской внешней политики. Поэтому они не позволяли себе вмешиваться во внутренние дела Болгарии и тем более оказывать какое-либо давление на ее правительство. Но когда действия внутренней реакции носили враждебный характер по отношению к законной власти, грозили нарушением соглашения о перемирии, советские представители СКК, строго соблюдая условия соглашения, оказывали всемерную помощь народной Болгарии.
А контрреволюция не дремала. Профашистские группы в Болгарии, часть местной буржуазии, подстрекаемые агентами иностранных разведок, плели заговоры, чинили всевозможные препятствия участию болгарских войск в войне против Германии, вынашивали планы свержения народной власти. Уже в конце ноября 1944 года, вскоре после того как Бирюзов приступил к исполнению своих новых обязанностей, болгарская реакция во главе с военным министром Д. Велчевым попыталась сорвать суд над фашистскими преступниками в Болгарии. Болгарский народ дал отпор этим проискам реакции. Однако Велчев продолжал свою подрывную деятельность, всячески сопротивляясь оздоровлению болгарской армии. Работая рука об руку с болгарскими коммунистами и патриотами, Бирюзов внес большой вклад в дело укрепления болгарской армии и повышение ее боеспособности. Были укреплены и руководящие кадры вооруженных сил Болгарии. В результате болгарские войска приняли активное участие в боях против вермахта, храбро сражались с врагом в ходе Белградской, Балатонской, Венской операций вместе с Советской Армией и НОАЮ.