Доминирующими в болгаро-российских отношениях являются торгово-экономические связи. Прежде всего, это сотрудничество в области энергетики. Так, в 2003 г. стороны договорились продлить действующий до 2010 г. контракт о транзите российского газа в Грецию, Македонию, Сербию, Черногорию и Турцию на 10-15 лет, а также увеличить объем поставок голубого топлива в Болгарию. Российский партнер выразил готовность принять участие в развитии трубопроводного транспорта и газификации территории Болгарии. Согласно заявлению В. В. Путина во время посещения Болгарии в марте 2003 г., правительство Российской Федерации приняло решение выделить кредит в размере 150 млн долларов на сотрудничество с Болгарией в газовой сфере.

Ведущим российским инвестором в болгарскую экономику является компания "Лукойл", ее капиталовложения только в 1999—2002 гг. составили 340 млн долларов (болгарские инвестиции в России в виде оборудования, технологий и материалов в совместных предприятиях, преимущественно в табачной и пищевой промышленности, исчисляются в размере 70 млн долларов). Сохраняется сотрудничество в области атомной энергетики.

В 2003 г. наметились сдвиги в области военно-технического сотрудничества. Была достигнута договоренность, что свои долговые обязательства российское министерство обороны будет погашать за счет ремонта некоторых судов на болгарских предприятиях. В числе нерешенных остается вопрос об использовании Болгарией более чем 670 лицензий на производство систем вооружения, переданных ей Советским Союзом.

Еще одним болезненным вопросом является дисбаланс в двусторонней торговле. Так, в 2002 г. отрицательное для Болгарии сальдо торгового баланса с Россией достигло 1,2 млрд. долларов. Причем проблемы в торговле носят структурный, а не только конъюнктурный характер. Российская сторона обеспокоена, что около 80—90% ее экспорта приходится на энергоносители, сырье и полуфабрикаты, тогда как доля машин и оборудования неуклонно сокращается. Причиной последнего является, с одной стороны, недостаточная конкурентоспособность российской продукции, а с другой, – высокие ставки болгарских таможенных пошлин. Например, в 2002 г. ставки таможенных пошлин при импорте тракторов из России составляли 7,5 и 11,3%, легковых автомобилей — 10 и 11,5%, грузовиков — 10 и 17,5%, а из ЕС — 0%. Дело в том, что в результате либерализации торговых отношений Болгарии с ЕС и членами ЦЕССТ с промышленных товаров этих стран таможенные пошлины не взимаются. Сходные двусторонние соглашения были заключены Болгарией с Турцией, Македонией, Албанией, Сербией и Черногорией. Решения же о мерах по либерализации взаимной болгаро-российской торговли, принятые в 1997 г., практически не реализуются, хотя в марте 1999 г. Болгария была включена в национальную схему преференций России и пошлины на товары традиционного болгарского экспорта были снижены на 25%. Существуют и другие причины, сдерживающие развитие двусторонней торговли.