В сентябре 1915 г., одновременно с аэропланным отделением, в местечке Цариброд 6* на сербской границе было сформированно и балонное. Его возглавил капитан Юрдан Казанджиев, имевший в подчинении 274 человека личного состава, в том числе двух офицеров-наблюдателей. Отделение оперировало «Солуном» — змейковым аэростатом объемом 750 м
Сформировали также часть «высшей инстанции» — балонный парк [балонния парк] под командованием Васила Златарова, к тому времени уже подполковника. В его подчинении находилось и аэропланное отделение капитана Милкова.
Как и в Балканских войнах, воздухоплаватели начали боевые действия раньше авиаторов. Они впервые подняли свой «шарик» 1 октября, еще до официального вступления Болгарии в мировую войну. Сведения, «добытые» воздухоплавателями, пригодились уже через несколько дней, когда по выявленным целям открыл огонь 1 — й полк тяжелой артиллерии (70 % «огневой мощи» всей 1-й армии), а пехотинцы штурмовали сербскую укрепленную позицию.
Осеннее ненастье в равной степени мешало как летчикам, так и воздухоплавателям. Поэтому во второй раз «Солун» подняли только 18 октября для корректировки артиллерийского огня. Несмотря на неприятельский обстрел, капитан Казанджиев успешно выполнил задание и цель была поражена. Этот «боевой подъем» аэростата оказался по следним в 1915 г. Сначала воздухоплаватели не могли действовать из- за плохой погоды, а затем просто отстали от наступающих войск.
Отделение перезимовало в оккупированном Нише, а в начале 1916 г. получило приказ о перебазировании, но не на фронт, а на восточную границу. Воздушный шар понадобился штабу 3-й армии для наблюдения за войсками пока еще нейтральной Румынии, отношения с которой уже начали ухудшаться. Новым местом базирования балонного отделения стал город Русе на берегу Дуная.
В начале 1916 г., казалось, начала осуществляться давнишняя мечта болгарского командования о «воздушном корабле». Под командованием поручика Ивана Минкова была сформирована дирижабельная команда [дирижабълна команда] из 32 человек, вошедшая в состав 18-го отряда (или батальона) воздушных кораблей германской армии. Немцы еще в конце 1915 г. начали возводить на востоке Болгарии вблизи города Ямбол
Весной строительство завершилось, и в июне в Болгарию перелетел новенький, введенный в строй только в середине мая, «Шутте- Ланц» SL10. Первый боевой вылет дирижабля оказался неудачным: 2 июля он почти добрался до Севастополя, но вынужден был вернуться из-за плохой погоды. Вторая попытка (15 июля) стала более успешной: в 16-ти часовом полете экипаж провел разведку русских минных полей.
Болгары входили только в состав наземного персонала, и это оказалось к лучшему, если учесть, что случилось в третьем боевом вылете. 27 июля SL10 сбросил бомбы на Севастополь, а затем взял курс на базу, но в Ямбол он так и не вернулся. На следующее утро на поиски отправились три гидросамолета, но никаких следов дирижабля обнаружить не удалось. Через месяц на юго-западном побережье Черного моря нашли бензобак, а 15 сентября — тело одного из членов команды. Предполагается, что «воздушный корабль» стал жертвой непогоды (возможно, удара молнии), так как в последней отправленной с его борта радиограмме говорилось о «слишком сильном ветре». 3 августа для замены погибшего дирижабля в Ямбол прибыл «Цеппелин» LZ101, но, судя по всему, болгары в его обслуживании участия уже не принимали.
27 августа Румыния вступила в войну на стороне Антанты. У балонного отделения сразу появилась работа. В последних числах месяца во время первого на новом фронте «боевого подъема» аэростата болгарские воздухоплаватели корректировали огонь артиллерии. Затем отделение беребазировалось на новое место. В следующий раз «Солун» был поднят 5 сентября в районе Тутракана.
В последующие 2 недели стояла плохая погода, и отделение продолжило боевые действия только 17 сентября, как раз перед началом наступления на «сухопутном» участке болгаро-румынской границы. Тогда же там появилось и недавно сформированное 2-е балонное отделение с полученным из германии аэростатом «Одрин» (т. е. «Адрианополь» 8*). Возглавил новую часть поручик Минков. В отделение вошла, судя по всему, вся дирижабельная команда и, совершенно точно, часть персонала первого отделения.
Наступление германо-болгарских войск развивалось столь успешно, что воздухоплаватели сразу отстали от наземных частей. Всего через неделю наземные силы вышли к дельте Дуная. Там отделения, наконец, догнали пехоту и разместились в районе города Тулча на русской границе. На этом активные действия балонных частей закончились, а основной их задачей стало наблюдение за судоходством на реке.
Всего за 34 дня боевых действий на румынском фронте болгарские воздухоплаватели составили около 250 донесений и корректировали огонь артиллерии по 140 целям.