Αποκλειστικά με ειρηνικά μέσα ο διακανονισμός των όποιων διαφορών
Η επανέναρξη των διμερών συνομιλιών για την οριστική αποκατάσταση των διπλωματικών σχέσεων ξεκίνησε στις αρχές της δεκαετίας του 1960. Συγκεκριμένα, στα τέλη του 1960 και στις αρχές του 1961 διεξήχθησαν συνομιλίες στην Αθήνα, οι οποίες όμως προσέκρουσαν στην ελληνική αξίωση η Βουλγαρία να προκαταβάλει 6.000.000 δολάρια. Οι διμερείς συνομιλίες έλαβαν νέα ώθηση με την άνοδο στην εξουσία, τον Νοέμβριο του 1963, του Γεωργίου Παπανδρέου, καθώς ένα από τα σημαντικότερα στοιχεία της εξωτερικής πολιτικής της Ενωσης Κέντρου υπήρξε η κίνηση για αποκατάσταση σχέσεων καλής γειτονίας και θετικού κλίματος στον βαλκανικό χώρο.
Παράλληλα, και η βουλγαρική κυβέρνηση, επικεφαλής της οποίας είχε τεθεί στα τέλη του 1962 ο Τοντόρ Ζίβκοφ με υπουργό Εξωτερικών τον ιδιαίτερα δραστήριο Ιβάν Μπάσεφ, επέδειξε μεγαλύτερη ευελιξία και πραγματισμό απέναντι στις ελληνικές προτάσεις. Οι συνομιλίες διεξήχθησαν στη Σόφια από τον Απρίλιο έως τον Ιούνιο του 1964 και κατέληξαν με τη μονογραφή συμφωνίας στην Αθήνα. Ενδεικτική του κλίματος που επικράτησε κατά τη διάρκεια των διαπραγματεύσεων είναι η απόφαση της ελληνικής κυβέρνησης να αποδεχθεί μειωμένη αποζημίωση σε σύγκριση με εκείνη που της είχε επιδικαστεί με τη συνθήκη ειρήνης του 1947. Μάλιστα, όλες οι πολιτικές δυνάμεις της χώρας επικρότησαν την επίτευξη της συμφωνίας, επειδή ακριβώς άνοιγε τον δρόμο για την ειρήνευση, καθώς η Βουλγαρία, πρώτη φορά από τους Βαλκανικούς Πολέμους, παρείχε σαφή εχέγγυα ότι θα έπαυε να διεκδικεί ελληνικά εδάφη.
Η ιστορική αυτή συμφωνία, που υπογράφηκε στις 9 Ιουλίου 1964 από τους υπουργούς Εξωτερικών Στ. Κωστόπουλο και Ιβάν Μπάσεφ, περιελάμβανε δώδεκα επιμέρους συμφωνίες σχετικά με τις αποζημιώσεις, τη συνεργασία στους τομείς της οικονομίας, του εμπορίου, του πολιτισμού, των σιδηροδρομικών, οδικών και αεροπορικών μεταφορών και συγκοινωνιών, τον τουρισμό, την παροχή τελωνειακών διευκολύνσεων, καθώς και την εκμετάλλευση των υδάτων των ποταμών Στρυμόνα, Νέστου και Εβρου. Η συμφωνία του 1964 αποτέλεσε το εφαλτήριο για την προοδευτική ανάπτυξη σχέσεων συνεργασίας και φιλίας ανάμεσα στις δύο χώρες. Οι διπλωματικές σχέσεις αναβαθμίστηκαν σε επίπεδο πρεσβευτών και ο πρόεδρος Ζίβκοφ προσκάλεσε τον ομόλογό του Παπανδρέου να επισκεφθεί τη Σόφια.
Τελικά, την τελευταία επισκέφθηκε, στις 24 Σεπτεμβρίου 1964, ο υπουργός Εξωτερικών Σ. Κωστόπουλος, γεγονός που επιβεβαίωσε τη βελτίωση των διμερών σχέσεων. Μάλιστα, σε κοινό ανακοινωθέν που εκδόθηκε, τονίστηκε ότι οι δύο χώρες θα μεταχειρίζονταν αποκλειστικά ειρηνικά μέσα για το διακανονισμό των όποιων διαφορών τους, ενώ αποκλείστηκε κάθε μελλοντική εδαφική διεκδίκηση. Με τον τρόπο αυτό ξεπεράστηκε οριστικά το χάσμα των μεταπολεμικών ελληνοβουλγαρικών σχέσεων και τέθηκε τέρμα σε μια τεταμένη σχέση δεκαετιών, ακριβώς τη στιγμή που για την Ελλάδα ανέτελλε ο κίνδυνος «εξ ανατολών».