สหภาพโซเวียตเป็นหนึ่งในประเทศที่ไม่ยอมรับการอนุญาโตตุลาการนี้ เนื่องจากถูกกีดกันการมีส่วนร่วม ซึ่งนี่เป็นรอยร้าวแรกที่ปรากฏขึ้นระหว่างความสัมพันธ์ของเยอรมนีและโซเวียต โดยกินเวลาตลอดฤดูใบไม้ร่วง ค.ศ. 1940[72][74] รัฐบาลมอสโกแสดงท่าทีต่อต้านการอนุญาโตตุลาการ สัญญาการรับประกันดินแดน[75] และการส่งทหารมายังโรมาเนีย ซึ่งทางโซเวียตมองว่าเป็นการละเมิดข้อบัญญัติของสนธิสัญญาที่ให้ไว้[76][72]

ในฮังการีที่ขณะนี้ลัทธิปฏิรูปนิยมเริ่มแพร่หลายมากขึ้น ข้อตกลงอนุญาโตตุลาการสร้างความนิยมอย่างมากต่อระบอบผู้สำเร็จราชการของมิกโลช โฮร์ตี ทำให้การเติบโตของลัทธิฟาสซิสต์ที่นำโดยแฟแร็นตส์ ซาลอชี เป็นไปได้ยากจนกระทั่งช่วงปลายสงครามโลก เนื่องจากการยึดครองประเทศของกองทัพเยอรมัน อย่างไรก็ตาม ฮังการียังคงต้องตอบแทนเยอรมนีสำหรับการช่วยฟื้นฟูทรานซิลเวเนีย: โดยการปล่อยตัวผู้นำฟาสซิสต์ซาลอชีให้เป็นอิสระ[77] มีการร่างกฎหมายใหม่เพื่อต่อต้านชาวยิว[78] การมอบอภิสิทธิ์ให้กับชนกลุ่มน้อยเยอรมัน (ภายใต้การควบคุมของนาซี)[79][78] เพิ่มความร่วมมือทางเศรษฐกิจ[80][78] และอนุญาตให้ย้ายกองทหารประจำการเยอรมันไปยังโรมาเนีย เพื่อป้องกันแหล่งน้ำมันตามคำร้องขอของรัฐบาลโรมาเนีย[81] ฮังการีลงนามในกติกาสัญญาไตรภาคีเมื่อวันที่ 20 พฤศจิกายน[81][82] หลังเดินทางกลับจากเวียนนา แตแลกีได้ประกาศลาออก โดยให้เหตุผลว่าเขาไม่พอใจกับความดื้อดึงและการแทรกแซงกิจการของรัฐโดยกองทัพ[หมายเหตุ 3] และจากการที่ฮังการีต้องพึ่งพาเยอรมนีมากขึ้นเรื่อย ๆ[80] ทำให้ในทางปฏิบัติแล้ว ฮังการีแปรเปลี่ยนสภาพเป็นเสมือนรัฐกึ่งอารักขาของเยอรมนี[82][84] โดยตลอดช่วงสงครามโลกครั้งที่สอง รัฐบาลบูดาเปสต์พบว่าตนกำลังแข่งขันกับบูคาเรสต์เพื่อความโปรดปรานของเยอรมนี ที่อาจนำมาซึ่งการเปลี่ยนแปลงพรมแดนทรานซิลเวเนียในภายหลังได้[71]

• การเสียดินแดนของโรมาเนียในฤดูร้อน ค.ศ. 1940 นำไปสู่การสละราชสมบัติของกษัตริย์คาโรลที่ 2 และการก่อตั้งรัฐกองทัพแห่งชาติของนายพลอียอน อันตอเนสกู
• แผนที่แสดงการขยายอาณาเขตของฮังการีระหว่าง ค.ศ. 1938 ถึง ค.ศ. 1941 โดยดินแดนทรานซิลเวเนียเหนือที่ได้รับจากการอนุญาโตตุลาการเวียนนาครั้งที่สองจะปรากฏเป็นสีเขียวทางด้านขวาของแผนที่

ในโรมาเนีย การสูญเสียดินแดนจำนวนมากนำไปสู่การสละราชสมบัติของกษัตริย์คาโรลที่ 2 เมื่อวันที่ 6 กันยายน[65][74][71] พร้อมทั้งเจ้าชายมีไฮได้รับการสถาปนาเป็นกษัตริย์สืบต่อมา และการขึ้นสู่อำนาจของนายพลอียอน อันตอเนสกู[79][31][69] ความเป็นปรปักษ์ของพรรคเก่าแก่กับกองกำลังผู้พิทักษ์เหล็กต่อการปกครองแบบเผด็จการของราชวงศ์ และการสูญเสียดินแดนที่สั่งสมมาอย่างต่อเนื่อง ทำให้พระมหากษัตริย์จำต้องพยายามพึ่งพานายพลอันตอเนสกู ถึงแม้ว่าเขาจะไม่เป็นมิตรและดูหมิ่นระบอบกษัตริย์ก็ตาม[85] เนื่องจากนายพลอันตอเนสกูมีความสัมพันธ์อันดีกับพรรคเก่าแก่และกลุ่มผู้พิทักษ์เหล็กอยู่เดิมแล้ว และด้วยการสนับสนุนของเยอรมัน[86] ทำให้เขาสามารถบีบบังคับให้กษัตริย์คาโรลสละราชสมบัติได้[87] จากการเปลี่ยนแปลงของสถานการณ์ในทวียุโรป ทั้งความพ่ายแพ้ทางทหารของฝรั่งเศส การขับไล่สหราชอาณาจักร และความเป็นปรปักษ์กับสหภาพโซเวียต ทำให้อันตอเนสกูเชื่อมั่นในชัยชนะของเยอรมนีและความจำเป็นในการตกลงกับฮิตเลอร์เพื่อรับประกันอนาคตของโรมาเนีย[71] ผู้นำเยอรมนีต้องการให้อันตอเนสกูเป็นผู้นำโรมาเนียเพื่อเป็นหลักประกันถึงความมั่นคงของโรมาเนีย ซึ่งจำเป็นสำหรับยุทธศาสตร์สงครามของรัฐบาลนาซี[86] ประเทศโรมาเนียกลายเป็นรัฐเผด็จการทหารเมื่อวันที่ 5 กันยายน ด้วยการยินยอมของกษัตริย์คาโรล[88] พระองค์ได้สละราชสมบัติในวันที่ 6[89] และเสด็จลี้ภัยออกนอกประเทศในวันรุ่งขึ้น[90]

การที่โรมาเนียยินยอมคำตัดสินนั้นไม่เพียงแค่ได้รับการประกันพรมแดนจากเยอรมนีเท่านั้น แต่ยังส่งผลให้นโยบายต่างประเทศและเศรษฐกิจของโรมาเนียตกอยู่ภายใต้การครอบงำต่อความประสงค์ด้านสงครามของเยอรมนี[80][65] ประเทศสูญเสียดินแดนประมาณหนึ่งในสาม (99,790 ตารางกิโลเมตร) และประชากรอีกจำนวนมาก (6,161,317 คน)[65]

ทางด้านเยอรมนีที่ขณะนี้กำลังจัดหาแหล่งน้ำมันในปลอเยชต์ ได้เริ่มปฏิบัติการทางทหาร[91][72] เพื่อปกป้องและควบคุมแหล่งน้ำมันในวันที่ 8 ตุลาคม[76][92] ฮิตเลอร์ออกคำสั่งตระเตรียมแนวรบด้านใต้สำหรับการโจมตีสหภาพโซเวียตในอนาคต[72] พร้อมทั้งควบคุมแม่น้ำดานูบและการจัดหาทรัพยากรในคาบสมุทรบอลข่าน ซึ่งทำให้เยอรมนีเป็นผู้ได้รับผลประโยชน์จากวิกฤตนี้[75][71]

อย่างไรก็ตาม ทั้งสองประเทศยังคงไม่พอใจต่อผลลัพธ์ของการอนุญาโตตุลาการ[79][71] ทำให้ข้อพิพาททรานซิลเวเนียดำเนินต่อไปตลอดช่วงสงครามโลกครั้งที่สอง[93][74] การที่อันตอเนสกูเดินทางเยือนฮิตเลอร์เพื่อต้องการเข้าร่วมฝ่ายอักษะในช่วงปลายเดือนพฤศจิกายน ค.ศ. 1941 เป็นการสื่อถึงความตั้งใจของเขาที่จะพยายามแก้ไขคำตัดสิน[92] ทั้งสองประเทศพยายามอย่างไร้ผลที่จะได้รับการสนับสนุนจากรัฐบาลเบอร์ลินในการแก้ไขสนธิสัญญาเพื่อผลประโยชน์ของพวกเขา[93] ในส่วนของฮิตเลอร์เองก็ใช้การแข่งขันของทั้งสองประเทศเพื่อให้ได้มาซึ่งผลประโยชน์ของเยอรมนีเช่นกัน[93][77] ใน ค.ศ. 1943 มีการเจรจาทวิภาคีอีกครั้งเพื่อยุติปัญหาพิพาททางดินแดน แต่ก็ล้มเหลวเช่นเคย[94]

ผลลัพธ์ของอนุญาโตตุลาการยังก่อให้เกิดปัญหาทางวัฒนธรรมของชนกลุ่มน้อยด้วย[71] โดยรัฐบาลทั้งสองประเทศกำหนดมาตรการเลือกปฏิบัติทางวัฒนธรรมและเศรษฐกิจต่อชนกลุ่มน้อย[93] ในส่วนของรัฐบาลฮังการีซึ่งกำลังให้ความสำคัญกับดินแดนใหม่นั้น ได้ออกมาตรการที่ล่วงเกินต่อประเพณีท้องถิ่นและมีการเลือกปฏิบัติต่อชาวโรมาเนียและชาวยิว[82] ซึ่งสำหรับโรมาเนียเองก็มีการบังคับใช้มาตรการกดขี่ชาวฮังการีในภูมิภาคเช่นกัน[82] นำไปสู่การลี้ภัยของผู้คนจำนวนมาก และทำให้เศรษฐกิจของภูมิภาคหยุดชะงักชั่วขณะ[82]

การสงบศึกของโรมาเนียเมื่อวันที่ 12 กันยายน ค.ศ. 1944 เป็นเหตุให้ความตกลงในการอนุญาโตตุลาการเวียนนาเป็นโมฆะและฮังการีถูกบังคับให้ส่งคืนทรานซิลเวเนียเหนือแก่โรมาเนีย แม้ว่าการตัดสินขั้นสุดท้ายเกี่ยวกับดินแดนจะถูกเลื่อนออกไปจนกว่าจะมีการลงนามในสนธิสัญญาสันติภาพก็ตาม[95]