В 679 г. Константин IV, озабоченный появлением новой угрозы и защитой границ империи, которой формально всё ещё считался Дунай, предпринял поход против болгар. Византийская сухопутная армия и флот осадили болгар в дельте и держали их в блокаде несколько месяцев. Но затем Константин IV на краткое время покинул военный лагерь ради лечения на водах в Месемврии (ныне Несебыр, Болгария); в войске распространился слух, что император бежал, и солдаты самовольно начали отступать. Болгары преследовали их и нанесли византийцам серьёзное поражение, прорвавшись на южный берег Дуная, заняли почти всю Малую Скифию – до города Одесс (ныне Варна, Болгария). По отрывочным упоминаниям исследователям известно также, что столкновения с болгарами продолжались и в последующие годы, причём они были так же неудачны для византийцев. Таким образом, в начале 680 гг. на бывшей территории империи образовалось новое государство, составившее симбиоз кочевников-болгар и подчинившихся им осёдлых славян; Константин IV был вынужден заключить с болгарами договоры и признать их завоевания. Избавление столицы от арабской осады позволило Константину IV обратить внимание на решение давно назревших церковных вопросов. В начале его правления официальной доктриной Византии ещё оставалось монофелитство, хотя ересь находила всё меньше сторонников. Ко второй половине 670 гг. Константин IV К. (возможно, под влиянием осады Константинополя) уже был настроен на отказ от этого учения и на примирение с Римской церковью. Вскоре это привело к обострению отношений между светской и духовной властями, когда с 23 августа 677 г. Константинопольским патриархом стал убеждённый сторонник монофелитства Феодор I, которого поддерживал Антиохийский патриарх Макарий, живший в изгнании в Константинополе. Партия монофелитов потребовала у Константина IV исключить имя папы Виталиана (657–672 гг.) из диптихов как сторонника православия. Константин IV отказался это сделать и начал подготовку к новому Вселенскому собору, который должен был решить вопрос о ереси. 12 августа 678 г. он обратился с посланием к Римскому папе Домну, в котором объявил о готовности Константинополя возобновить переговоры о прекращении монофелитского раскола. Больше года Константин IV не получал ответа и был вынужден пойти на уступки монофелитам: в 679 г. они добились исключения имени папы Виталиана из диптихов. Однако в ноябре того же года по настоянию Константина IV патриарх Феодор I был низложен, и на престол был избран патриарх Георгий I, лояльный к новому направлению церковной политики Константина IV. Письмо Константина IV в Риме принял уже новый папа св. Агафон, занявший престол после смерти Домна. В начале 680 г. он созвал Собор в Риме, который вновь обсудил православную аргументацию против монофелитства и 27 марта отправил в Константинополь письмо с исповеданием веры Западной церкви. В это же время в различных западных диоцезах, в том числе в Медиолане (ныне Милан, Италия), прошло ещё несколько Соборов, подтвердивших осуждение монофелитства. 10 сентября 680 г. в Константинополь прибыли папские послы для участия в Соборе, после чего сразу Константин IV издал сакру о его созыве.