Η Ελλάδα ήταν η μοναδική από τις εμπόλεμες χώρες που δεν υπέγραψε την ανακωχή, επομένως ήταν ελεύθερη να συνεχίσει την πολεμική δραστηριότητα. Η άρνησή της να συναινέσει στην κατάπαυση του πυρός, εξυπηρετούσε τις στρατηγικές επιδιώξεις της, αφενός την απελευθέρωση των Ιωαννίνων και αφετέρου την εδραίωση της κυριαρχίας της στη θάλασσα. Στο διάστημα των επόμενων δύο μηνών τα όπλα σίγησαν σε ολόκληρη τη Βαλκανική χερσόνησο, εκτός από το ελληνοτουρκικό μέτωπο της Ηπείρου και το ανατολικό Αιγαίο. Η επιλογή αυτή της ελληνικής κυβέρνησης σύντομα δικαιώθηκε, τόσο στο πολεμικό πεδίο, με τη σταδιακή επίτευξη των στόχων της, όσο και σε διπλωματικό επίπεδο, όπου καταδείχθηκε ότι οι συνθήκες δεν ήταν ακόμη ώριμες για τον τερματισμό του πολέμου. Η Οθωμανική αυτοκρατορία έδειχνε να αδυνατεί ή να μη θέλει να αντιληφθεί τη νέα πραγματικότητα που διαμορφωνόταν και της επιφύλασσε έναν οπωσδήποτε λιγότερο σημαντικό ρόλο στην ευρύτερη περιοχή. Η καθολική άρνησή της να παραχωρήσει στις βαλκανικές χώρες εδάφη από το ευρωπαϊκό τμήμα της κατέστησε άκαρπη την προσπάθεια διαμεσολάβησης που βρισκόταν σε εξέλιξη. Στο Λονδίνο η διάσκεψη που ξεκίνησε αμέσως μετά την υπογραφή της ανακωχής με τη συμμετοχή αντιπροσώπων των Δυνάμεων και των εμπόλεμων, μεταξύ των οποίων και ο πρωθυπουργός της Ελλάδας Ελευθέριος Βενιζέλος, οδηγήθηκε σε αδιέξοδο. Αναπόφευκτα, με τη συμπλήρωση δύο μηνών από την υπογραφή της ανακωχής, στις 21 Ιανουαρίου 1913, πυροδοτήθηκε ένας νέος, δεύτερος κύκλος πολεμικής αναμέτρησης.

Στο ηπειρωτικό μέτωπο, ο ελληνικός στρατός, στον οποίο είχαν προστεθεί δυνάμεις που είχαν μεταφερθεί από τη Μακεδονία, είχε ήδη δημιουργήσει τις προϋποθέσεις για την απελευθέρωση των Ιωαννίνων. Ένα μήνα αργότερα, υπό το βάρος των συνεχών ελληνικών επιθέσεων, ο Τούρκος διοικητής Εσάτ πασάς εξαναγκάστηκε να παραδώσει άνευ όρων την πόλη. Στις 22 Φεβρουαρίου ο ελληνικός στρατός εισερχόταν στα Ιωάννινα. Η ατμόσφαιρα ήταν πανηγυρική.  Ήταν η θετική κατάληξη ενός ιδιαίτερα σκληρού και απαιτητικού αγώνα, που είχε διαρκέσει τρεις μήνες. Οι ελληνικές δυνάμεις αντιμετώπισαν με επιτυχία, πέρα από τις αντίπαλες οθωμανικές, οι οποίες κατά το μεγαλύτερο διάστημα ήταν σημαντικά υπέρτερες, και τις δυσμενέστατες καιρικές συνθήκες του χειμώνα 1912-1913. Γενικότερα, οι επιχειρήσεις του ηπειρωτικού μετώπου ήταν δυσχερέστερες από τις αντίστοιχες στη Μακεδονία και οι ελληνικές απώλειες ήταν μεγάλες. Στη συνέχεια, οι ελληνικές δυνάμεις κινήθηκαν προς βορρά και απελευθέρωσαν μεγάλο μέρος της Ηπείρου μέσα στο πλαίσιο των αλυτρωτικών διεκδικήσεων που είχε προσδιορίσει ο Βενιζέλος. Οι επιχειρήσεις του ελληνικού στρατού απέβλεπαν στην απελευθέρωση περιοχών με ελληνικούς πληθυσμούς και όχι στην ανεξέλεγκτη κατάκτηση εδαφών για τη διεύρυνση της επικράτειας του ελληνικού κράτους.

 Την ίδια περίοδο, στις 5 Μαρτίου δολοφονήθηκε ο βασιλιάς Γεώργιος στη Θεσσαλονίκη, όπου είχε εγκατασταθεί από τις πρώτες ημέρες της απελευθέρωσης της πόλης. Στο θρόνο ανήλθε ο Κωνσταντίνος. Η θεώρηση του νέου βασιλιά σχετικά με τη διεθνή θέση της Ελλάδας και γενικότερα για το ρόλο του θρόνου ήταν ριζικά διαφορετική από αυτή του πατέρα του. Εξάλλου, πατέρας και γιος ήταν εντελώς διαφορετικοί χαρακτήρες. Ο Γεώργιος συνεργαζόταν αρμονικά με τον Βενιζέλο, ενώ ταυτίζονταν στην ανάγκη προσέγγισης με την Αγγλία, τη μεγάλη ναυτική δύναμη της εποχής. Ο Κωνσταντίνος όμως ήταν φιλογερμανός, ενώ θεωρούσε ότι η διαμόρφωση της εξωτερικής πολιτικής της Ελλάδας ήταν αρμοδιότητα των ανακτόρων και η κυβέρνηση έπρεπε να περιορίζεται στη διαχείριση των εσωτερικών ζητημάτων. Η δολοφονία αποδόθηκε σε σχέδιο των γερμανικών μυστικών υπηρεσιών. Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, ενόψει της αναμενόμενης πολεμικής αναμέτρησης στην Ευρώπη, η Γερμανία αναζητούσε συμμάχους και υπολόγιζε ότι με την ανάρρηση του Κωνσταντίνου στο θρόνο, η Ελλάδα θα εγκατέλειπε τη σφαίρα επιρροής της Αγγλίας για να προσδεθεί στο γερμανικό άρμα. Ωστόσο, αυτός ο σχεδιασμός παρέβλεπε τον αποφασιστικό ρόλο του Βενιζέλου στη χάραξη της ελληνικής εξωτερικής πολιτικής.

Στο μεταξύ, οι ήττες της Οθωμανικής αυτοκρατορίας σε όλα τα μέτωπα, την  ανάγκασαν να ζητήσει τη μεσολάβηση των Δυνάμεων για τον τερματισμό του πολέμου. Αυτή τη φορά αντιλαμβανόταν τη δυσμενή θέση στην οποία είχε βρεθεί. Στα Βαλκάνια διαμορφωνόταν μία νέα πραγματικότητα. Μέσα σε έξι μήνες οι αντίπαλοι της αυτοκρατορίας πέτυχαν να ελέγχουν το μεγαλύτερο τμήμα της ευρωπαϊκών εδαφών της. Σε αυτή τη βάση, οι Δυνάμεις και οι βαλκανικές χώρες θα αποφάσιζαν την διπλωματική κατοχύρωση της νέας τάξης πραγμάτων και η αυτοκρατορία ήταν υποχρεωμένη να συμφωνήσει.

Τελικά, μετά από κοπιώδεις διαπραγματεύσεις, οι αντίπαλοι του Α΄ Βαλκανικού πολέμου υπέγραψαν στις 17 Μαΐου τη συνθήκη ειρήνης του Λονδίνου. Επρόκειτο για ένα προκαταρκτικό κείμενο που οριστικοποιούσε την απώλεια των εδαφών της αυτοκρατορίας στα Βαλκάνια χωρίς ωστόσο να ορίζει τους όρους της διανομής τους μεταξύ των νικητών. Το κείμενο της συνθήκης ουσιαστικά διαμορφώθηκε από τις κυβερνήσεις των Δυνάμεων, οι οποίες είχαν παίξει καθοριστικό ρόλο στη διάρκεια των διαπραγματεύσεων. Στις νικήτριες χώρες περιερχόταν το σύνολο των εδαφών της ευρωπαϊκής Τουρκίας δυτικά της γραμμής Αίνου–Μηδείας (από τις εκβολές του ποταμού Έβρου στο Αιγαίο ως τη Μαύρη Θάλασσα). Εξαίρεση αποτελούσαν τα εδάφη που συνιστούσαν το αλβανικό κράτος. Οι Δυνάμεις επρόκειτο να διευθετήσουν τα σύνορα και το καθεστώς της Αλβανίας, που είχε ήδη ανακηρυχθεί ανεξάρτητη ηγεμονία. Επίσης, με τη συνθήκη άνοιγε ο δρόμος για την οριστική επίλυση του κρητικού ζητήματος. Η Πύλη παραιτήθηκε από κάθε επικυριαρχικό δικαίωμα στο νησί, ενώ η παραχώρησή του από κοινού στην Ελλάδα και τα τρία σύμμαχα βαλκανικά κράτη, τα οποία δεν είχαν διεκδικήσεις στην Κρήτη, ουσιαστικά δημιουργούσε τις προϋποθέσεις για την ένωση. Επιπλέον, η συνθήκη δεν καθόριζε την τύχη των νησιών του ανατολικού Αιγαίου και του Αγίου Όρους αλλά και σε αυτή την περίπτωση οι Δυνάμεις θα αναλάμβαναν τη διευθέτησή της. Ο διακανονισμός μιας σειράς ειδικότερων ζητημάτων θα γινόταν από διεθνείς επιτροπές και στη βάση ειδικών διμερών συμφωνιών μεταξύ των ενδιαφερόμενων.

Η απόφαση του Έλληνα πρωθυπουργού Ελευθέριου Βενιζέλου να μετάσχει πάση θυσία η Ελλάδα στο βαλκανικό μέτωπο είχε δικαιωθεί. Τα τετελεσμένα της πολεμικής κατάκτησης ήταν ισχυρό όπλο στις διαπραγματεύσεις που ακολούθησαν τον τερματισμό του πολέμου. Η εικόνα της Ελλάδας είχε αποκατασταθεί: δεν ήταν πλέον η ανοργάνωτη και διαλυμένη χώρα με τον αξιοθρήνητο στρατό αλλά μία σημαντική περιφερειακή δύναμη με αξιόμαχο στρατό και ναυτικό. Χάρη στις επιτυχίες του τελευταίου μάλιστα, η Τουρκία δεν είχε τη δυνατότητα να αποστείλει στρατεύματα στα διάφορα μέτωπα για να ενισχύσει τις δυνάμεις της.

Ωστόσο, η συνθήκη του Λονδίνου απέφυγε να επιλύσει με οριστικό και σαφή τρόπο κρίσιμα ζητήματα, που αφορούσαν κυρίως τη διανομή των εδαφών της ευρωπαϊκής Τουρκίας μεταξύ των νικητών. Το αποτέλεσμα ήταν οι διαφωνίες που προϋπήρχαν μεταξύ των συμμάχων του Α΄ Βαλκανικού πολέμου να διαιωνίζονται και οι σχέσεις κυρίως της Ελλάδας και της Σερβίας με τη Βουλγαρία να διαταραχθούν επικίνδυνα. Η Βουλγαρία δεν ήταν ικανοποιημένη από τη συνθήκη, καθώς αυτή δεν ικανοποιούσε ούτε στο ελάχιστο τις ηγεμονικές της βλέψεις στην περιοχή και κανένας από τους μείζονες στόχους της δεν είχε εκπληρωθεί. Οι Βούλγαροι δεν είχαν παραιτηθεί από την επιδίωξή τους να θέσουν υπό τον έλεγχό τους τη Θεσσαλονίκη. Επίσης, τη Σερβία δυσαρεστούσε το γεγονός ότι με τη συγκρότηση του αλβανικού κράτους δεν διέθετε διέξοδο στην Αδριατική.

Ήδη από τον Φεβρουάριο είχε αρχίσει να διαφαίνεται η σοβαρή δυσκολία στη συνύπαρξη των συμμαχικών δυνάμεων στα πολεμικά μέτωπα με την εκδήλωση βουλγαρικής επιθετικότητας απέναντι τόσο στις ελληνικές όσο και στις σερβικές δυνάμεις, η οποία κορυφώθηκε στα τέλη Απριλίου και συνεχίστηκε με αμείωτη ένταση ως τον Ιούνιο. Μπροστά στην εντεινόμενη βουλγαρική επιθετικότητα, η Ελλάδα και η Σερβία υπέγραψαν μυστική συνθήκη, μόλις δύο ημέρες μετά την υπογραφή της συνθήκης του Λονδίνου. Οι δύο χώρες δεσμεύονταν να αλληλοϋποστηριχθούν σε περίπτωση απρόκλητης βουλγαρικής επίθεσης.