Rockstjärnan Slavi Trifonov drar tillbaka sitt förslag till regering sedan det inte fått tillräckligt stöd i parlamentet.
Efter att ha gett beskedet säger Trifonov att det nu sannolikt blir nyval.
Trifonovs nybildade anti-etablissemangsparti ITN vann en knapp seger över konservativa Gerb i valet den 11 juli, där båda partierna fick strax över 24 procent av rösterna. ITN har uteslutit samarbete med Gerb och dess mångårige ledare, förre premiärministern Boyko Borissov. Nu har försöken att förhandla fram en uppgörelse med andra partier misslyckats.
Parlamentsvalet i juli var det andra i Bulgarien i år. Ett första försök, i början av april, slutade i ett dödläge där ingen av landets politiska krafter lyckades samla tillräckligt stöd för en regering.
Trifonov är en folklig karaktär som gett ut över 20 musikalbum och även lett Bulgariens mest populära talkshow i tv. Han hade inte själv tänkt bli regeringschef, utan hade utsett Plamen Nikolov till premiärministerkandidat.