Румынского посла советский премьер вызвал через несколько часов после разговора с Шуленбургом и вручил господину Г. Давидеску ноту советского правительства, в которой говорилось, что «в 1918 году Румыния, пользуясь военной слабостью России, насильственно отторгла от Советского Союза (России) часть его территории — Бессарабию… Советский Союз никогда не мирился с фактом насильственного отторжения Бессарабии, о чем правительство СССР неоднократно и открыто заявляло перед всем миром. Теперь, когда военная слабость СССР отошла в область прошлого, а сложившаяся международная обстановка требует быстрейшего разрешения нерешенных вопросов, советское правительство предлагает Румынии: 1. Возвратить Бессарабию Советскому Союзу. 2. Передать Советскому Союзу северную часть Буковины в границах согласно приложенной карте». Одновременно Москва выразила надежду, что Румыния «примет настоящее предложение СССР и тем даст возможность мирным путем разрешить затянувшийся конфликт». Ответ румынского правительства ожидался не позднее 27 июня.
Попытка посланника оспорить кремлевскую интерпретацию событий не вызвала интереса у Молотова, который заметил, что румынские аргументы «не соответствуют ни историческому развитию, ни реальной ситуации». Так же не удалась попытка продлить срок для ответа на ультиматум, поскольку советское правительство уже «ждало 22 года» и потому «надеется, что ответ будет дан без опозданий, и если он будет положительным, то вопрос будет решен мирным путем».
О предпринятых шагах Молотов по телефону известил Шуленбурга, который пытался уточнить, «как понимать требование советского правительства, что румынский ответ должен поступить еще сегодня». На это ему разъяснили, что советские войска в любом случае, независимо от реакции Румынии, перейдут границу завтра утром.
Получив советскую ноту, румынское правительство обратилось за поддержкой к Италии, Германии и союзникам по Балканской Антанте. Кроме того, от Рима и Берлина требовалось повлиять на Венгрию и Болгарию, чтобы они не удумали потребовать удовлетворения своих территориальных претензий. С утра 27 июня в Румынии была объявлена мобилизация, а в 10.30 Риббентроп передал посланнику в Бухаресте Фабрициусу инструкцию, в которой предлагал заявить министру иностранных дел Румынии И. Джигурту следующее: «Советское правительство информировало нас о том, что оно требует от румынского правительства передачи СССР Бессарабии и северной части Буковины. Во избежание войны между Румынией и Советским Союзом мы можем лишь посоветовать румынскому правительству уступить требованиям советского правительства». Схожие ответы были получены от Италии и стран Балканской Антанты. Обсуждая варианты действий в данной ситуации, в Бухаресте решили попытаться затянуть время, вступив в переговоры с СССР.
В 23 часа 27 июня в Москве был получен ответ Бухареста, в котором румынское правительство заявляло, что «оно готово приступить немедленно, в самом широком смысле к дружественному обсуждению, с общего согласия, всех предложений, исходящих от Советского правительства». Румыния просила «указать место и дату» будущих переговоров, делегаты на которые будут назначены с румынской стороны после ответа из Москвы. В ноте выражалась надежда, что «переговоры будут иметь результатом создание прочных отношений, доброго согласия и дружбы между СССР и Румынией». Выслушав столь обтекаемый ответ, Молотов заявил, что «не видит в сделанном заявлении согласия на советские предложения и что он полагает, что завтра же советские войска должны вступить на территорию Бессарабии и Северной Буковины». Давидеску заверил наркома, что румынское правительство согласно с советскими предложениями, но следует договориться о «процедуре и юридических формах осуществления данных мероприятий». Однако все попытки румынского дипломата договориться о будущих переговорах были безуспешны, поскольку, как заявил Молотов, «сейчас речь идет о вопросах политических, а не технических».
Советская сторона предложила немедленно подписать соглашение о том, что 28 июня «советские войска должны занять определенные пункты» и за три-четыре дня всю остальную территорию. Румыния должна гарантировать сохранность предприятий, железных дорог, аэродромов, телеграфа и телефона, государственного и частного имущества, а позднее «советско-румынская комиссия сможет договориться о деталях реализации намеченных соглашений».
Давидеску отказался подписать соглашение, сославшись на отсутствие у него необходимых полномочий. Тогда ему была передана новая советская нота, в которой отмечалась уклончивость ответа румынского правительства, «ибо в нем не сказано прямо, что оно принимает предложение Советского Союза о немедленной передаче Советскому Союзу Бессарабии и северной части Буковинй». Однако, принимая во внимание разъяснения румынского посланника в Москве, советское правительство предложило:
«1. В течение 4 дней, начиная с 2 часов дня по московскому времени 28 июня, очистить румынским войскам территорию Бессарабии и северной части Буковины.
2. Советским войскам за этот же период занять территорию Бессарабии и северной части Буковины.
3. В течение 28 июня советским войскам занять пункты: Черновицы, Кишинев, Аккерман.
4. Королевскому правительству Румынии взять на себя ответственность за сохранность и недопущение порчи железных дорог, паровозного и вагонного парка, мостов, складов, аэродромов, промышленных предприятий, электростанций, телеграфа.
5. Назначить комиссию из представителей сторон для урегулирования спорных вопросов по эвакуации румынских войск и учреждений». Ответ должен был поступить в Москву не позднее полудня 28 июня.
В Бухаресте продолжали обсуждение сложившейся обстановки, не исключая вероятности оказания сопротивления. Однако поздно вечером 27 июня, реально оценив свои возможности и опасаясь социальных потрясений в случае войны с СССР, Коронный совет 27 голосами против 11 решил согласиться на уступку требуемых Москвой территорий. Как позднее заявил в парламенте Татареску: «Мы решили отступить из Бессарабии и Верхней Буковины, чтобы спасти сегодня румынское государство и уберечь от опасности будущее румынской нации».
В 11 часов 28 июня румынское правительство заявило, что, стремясь «избежать серьезных последствий, которые повлекли бы применение силы и открытие военных действий в этой части Европы, видит себя обязанным принять условия эвакуации, предусмотренные в советском ответе». Румынская армия получила приказ организованно отойти к новой границе согласно плану «Тудор», не оказывая сопротивления Красной Армии, и организовать оборону по реке Прут. Войскам предписывалось эвакуировать вооружение, технику и сугубо военное имущество и оборудование. Офицеры и служащие имели право взять с собой лишь самые необходимые личные вещи. Например, мебель увозить запрещалось. Категорически запрещалось уничтожение складов, аэродромов, заводов, электростанций, средств связи, железнодорожного подвижного состава. При этом Румыния просила продлить срок исхода, «принимая во внимание, что эвакуацию территории было бы крайне трудно осуществить в течение четырех дней вследствие дождей и наводнений, которые попортили пути сообщения». Москва изъявила желание не откладывать дело в долгий ящик и начать восстановление исторической справедливости в 14 часов того же дня. Сторонами были оговорены последовательность занятия важнейших городов Бессарабии и Северной Буковины, а также дистанция между румынским арьергардом и советским авангардом в пять-десять километров. Новую границу договорились закрыть в 14 часов 3 июля.