Балканският съюз се оформя през 1912 година с поредица тайни договори. България и Сърбия подписват споразумение на 13 март, България и Гърция — на 29 май, а Черна гора се присъединява към общото разбиране по-късно. Договорите предвиждат съвместна война срещу Османската империя, но оставят открит въпроса как ще бъдат разделени освободените земи. България настоява за автономия на Македония, Сърбия иска своя дял, а Гърция — Южна Македония и Епир. Русия подкрепя съюза, защото вижда в него средство за натиск върху Османската империя, но избягва да поеме твърд ангажимент за арбитраж. Тази двусмисленост става причина за втората война година по-късно.
Черна гора обявява война на 8 октомври 1912 година, а България, Сърбия и Гърция — на 17 и 18 октомври. Българската армия мобилизира близо 600 хиляди души и настъпва към Тракия с две армии. Първите сражения при Кърджали и Лозенград са успешни, а в края на октомври българските части разбиват османската Източна армия при Люлебургас и Бунархисар. Пътят към Чаталджа е открит, но укрепената линия пред Константинопол спира настъплението през ноември. Сръбската армия печели при Куманово и Битоля, а гръцката влиза в Солун. Настъплението е бързо, но частите са изтощени и далеч от базите си.
Обсадата на Одрин започва през ноември 1912 година и продължава месеци. Крепостта пада на 26 март 1913 година след нощен щурм, в който участват български и сръбски части под командването на генерал Николай Иванов. Пленени са десетки хиляди войници и офицери, а падането на Одрин е най-големият военен успех на България в тази война. Междувременно Черна гора обсажда Шкодра, а Гърция заема Янина. Тези победи създават впечатление за решителна и бърза кампания, но цената е висока: болни, ранени и изтощени части, недостиг на боеприпаси и храна, а зимата в окопите взема повече жертви от боевете.