​1944年9月8日 ，原本屬於德國一方的保加利亞在政變之後，正式對德宣戰。蘇軍的烏克蘭第三方面軍兵不血刃的控制了保加利亞全境。之後，保加利亞許多反蘇親納粹的右翼舊軍官被撤職，在蘇軍的要求下，保加利亞軍方將特蘭達夫洛夫將軍任命為保加利亞第一裝甲旅旅長。

蘇聯為解放南斯拉夫制訂了全面的計劃，保加利亞第一、第二、第四集團軍都將參戰。裝甲旅配置在第二集團軍，他們的任務是攻擊萊斯科維克-尼斯一線的德國部隊並佔領東馬其頓，鐵托將軍的游擊隊將配合他們行動。此時，第1裝甲旅已經完成了整編，隨時可以投入戰鬥，蘇軍將繳獲的部分德軍物資和裝備提供給了他們，以提升其戰鬥力。

1944年9月28日 ，保加利亞軍隊的攻勢開始了。作為第二集團軍的進攻矛頭，第1裝甲旅兵鋒直指萊斯科維克，負責保護這一區域的部隊是著名的黨衛軍第七志願師：歐根親王師，還有數量可觀的塞爾維亞偽軍。9月30日 ，在第一裝甲旅炮兵團的火力支援下，第二集團軍在偽軍的防線正面撕開了口子，擊敗了當地守軍，奪取了距離萊斯科維克 14 千米的瓦拉索提斯。不過歐根親王師立刻進行了反擊。10月6日，憑藉火炮數量和坦克品質的優勢，歐根親王師奪回了瓦拉索提斯。雖然歐根親王師的裝甲力量也是以繳獲的地方坦克為主，但面對索瑪S35和B1bis重型坦克，保加利亞步兵是顯然無能為力的。

於是第二集團軍決定讓裝甲旅投入戰鬥。10月8日，坦克部隊第一次實戰在巴拉帕拉卡東南開始了，不過卻是一次失敗的攻勢，輕型坦克部隊遭到炮擊，雖然沒有裝備損失，但進攻還是遭遇挫敗。

10日 ，在經過猛烈的炮擊和轟炸後，保軍再度發動攻勢，他們投入了包括IV號坦克和III號突擊炮在內的60輛裝甲車輛，終於突破了德軍防線。在其中21輛坦克的支援下，步兵經激戰奪取了瓦拉索提斯，德國守軍黨衛軍第13山地獵兵團阿圖爾·菲利普斯第三營遭到嚴重損失並被迫撤退。第1裝甲旅隨即繼續作為進攻矛頭向摩拉瓦河沿線推進。

10月12日，第1裝甲旅以12輛輕型坦克支援步兵再次攻擊巴拉帕拉卡，雖然損失5輛坦克，但總算取得了進展。在西南方，旅主力在南斯拉夫游擊隊第47師第15旅的支援下，於上午 11 點奪取了萊斯科維克。旅屬偵察分隊隨即在工兵的幫助下跨過摩拉瓦河，晚間旅主力也成功過河，利用其裝甲優勢快速前進。

10月1 日 ，裝甲旅部分部隊在麥諾西那村遭遇了歐根親王師的指揮部及部分附屬部隊，隨即展開攻擊。保軍炮兵猛烈火力摧毀了歐根親王師師部的大部分車輛，還造成了不少參謀人員陣亡和受傷，裝甲部隊也一度攻入村內。但當旅屬步兵試圖攻入村內時，卻遭到頑強抵抗，第1旅十分疲憊，兵種協同出現了較大問題。隨著德國部隊增援抵達，裝甲旅陷入了極易被包圍的境地，最終被迫後退，德軍也得以後撤到克拉耶沃組織防禦。

隨著歐根親王師被迫向西北方向撤退，烏克蘭第三方面軍的計劃幾乎就要成功了。保第二集團軍計劃繼續前進至科索沃地區，這樣就可以切斷德軍E集團軍群斯科普里—普裡什蒂納—米特羅維察—克拉耶沃撤退通道。E集團軍群也很清楚這一點，由蘭格上校指揮的一個戰鬥群被組建起來。其兵力約為一個營，包括了反坦克炮連和野戰炮連各一個，以及其他收容的部隊。這個戰鬥群迅速開進，它的目標是普裡什蒂納以北 36 千米的普雷波拉克通道。

與此同時，第1裝甲旅的推進十分遲緩，當然，這可能是因為該部已經極為疲憊且缺乏補給造成的。在指揮部前移後，偵察分隊向普裡什蒂納方向實施偵察，僅以少數步兵配合。17日，在抵達波多傑沃東北 18 千米的庫蘇米捷斯卡班加地區時，他們遭遇了蘭格戰鬥群部隊。意識到情況不妙的第四步兵師立即派出1個步兵團對裝甲偵查部隊進行增援，但遭到極大損失，德軍憑藉在山地和建築物節節抗擊。第六步兵師隨即趕來增援，卻仍然不能突破德軍陣地，裝甲旅因缺乏燃料無法投入戰鬥。這直接導致前線進攻滯後了三週，E集團軍群大部得以安全撤退。

1944年11月1日 ，保軍再次發起進攻，裝甲旅仍然擔負突破任務。雖然在山地中使用坦克看起來並不明智，但依靠他們的支援，步兵成功突破了734獵兵團的防線。5日，保軍又攻克了波多傑沃，但德軍在山地居高臨下的攻擊給裝甲旅造成了不小損失，6輛坦克被毀。當他們試圖沿著公路快速推進時，卻接連遭到德軍的頑強反擊，被迫後撤到波多傑沃附近，裝甲旅在此被分成兩部分，分別支援向普裡什蒂納和米特羅維察進行火力偵察。

在普裡什蒂納爭奪戰中，裝甲旅遭到了德軍坦克和反坦克炮的雙重狙擊，損失了12輛坦克。雖然戰鬥十分艱難，但兩地還是在 11 月中下旬先後被攻佔。裝甲旅的作戰行動也就告一段落了。

從9月17日到10月23日，裝甲旅損失了 47 輛坦克（7月參戰時該旅可用的坦克為140輛），損失接近三成，可以看出，裝甲旅在面對老道的德軍時還是十分稚嫩的。

在之前的山地作戰中，由於IV號坦克的仰角不夠且沒有曲射能力，面對居高臨下的德軍遭受了不小損失。為了解決這一問題，在蘇軍的幫助下，裝甲旅對部分IV號坦克進行了改進，將炮塔進行加高，安裝Su76自行火炮的Zis-3主炮及仰俯機構。

此後，裝甲旅大部返回國內進行休整，抽調部分裝備組建了一個獨立裝甲營，該營可用裝備包括5臺IV號坦克和20臺38【t】、T11輕型坦克，於45年初被加強給第一集團軍，並投入匈牙利。初期的戰鬥還算順利，但在隨後的春醒攻勢裡，德軍第二集團軍一部直指保加利亞第一集團軍防區，並一度取得了進展。3月7日，保軍集中一個步兵團和裝甲營發動了反擊，試圖打穿德軍第104獵兵師和第297步兵師的結合部。雖然此時德軍的素質已經嚴重下滑，也缺乏反坦克炮，但大量裝備的“鐵拳”反坦克火箭筒依然對坦克營造成了極大威脅，僅交戰2個半小時便有5臺坦克遭步兵擊毀，保軍的反擊以失敗告終，德軍一度試圖繼續攻擊取得突破。不過這次攻擊仍徹底打亂了他們的步伐，當他們再次發動進攻時，蘇軍的第133軍預備隊已經抵達了保軍陣地，德國人已經徹底失去了突破的機會。但坦克營也因為損失了2臺寶貴的IV號坦克而失去了進攻能力，在之後的戰鬥中僅僅被作為支援步兵的機動火力點，不再參與到進攻作戰中。

雖然看起來第一集團軍和加強坦克旅的戰場表現顯得十分孱弱，但需要指出的是，蘇軍第57集團軍、保加利亞第一集團軍、南斯拉夫第3集團軍在巴拉頓湖以南和德拉瓦河附近，成功頂住了德軍的瘋狂進攻，而這正是盟軍贏得此次戰役的重要基礎。

在對裝備進行了一定程度的修補後，少了一個坦克營的第一裝甲旅被再次派上戰場，被加強給第一和第三集團軍，再次作為進攻矛頭。4月中旬，該旅參與了進攻黨衛軍第十三志願山地師聖刀師【該師由波黑的穆斯林士兵組成，希特勒認為他們也是雅利安人】的作戰行動。

對於這次戰鬥的記載並不多。但是可以得知的是，第1坦克旅的裝甲力量確實成功突破了聖刀師的防線，此時的聖刀師士氣已經崩潰，狼狽逃亡。5月5日聖刀師被解散，番號取消，士兵們作鳥獸散。

而保加利亞第1裝甲旅的戰爭生涯也結束了。在戰爭快要結束時，蘇軍向他們提供了包括4號坦克殲擊車和黑豹坦克在內的不少先進武器，幫助裝甲旅重整力量，但他們從此再未上過戰場。