123 representanter i nasjonalforsamlingen stemte for mistillit til statsminister Kiril Petkov, mens 116 stemte imot.
Dermed kastes Bulgaria igjen inn i en ny runde med politisk uro, bare seks måneder etter at Petkovs regjering ble innsatt.
Liberale Petkov dannet regjering etter at det tredje valget på ett år ga ham nødvendig flertall. Men koalisjonen hans består av fire innbyrdes svært forskjellige partier.
Petkov, som er sterkt EU-vennlig, lovte kamp mot korrupsjon etter et tiår med den omstridte og konservative Bojko Borisov som statsminister
Koalisjonen begynte å slå sprekker snart etter den russiske invasjonen av Ukraina, og tidligere denne måneden trakk det populistiske ITN-partiet seg ut.