Sin embargo, cuando a principios de 1943 Bulgaria accedió a las demandas alemanas y aceptó deportar a los judíos, Dimitar Peshev no pudo seguir aprobando las políticas de su gobierno y decidió actuar.
En febrero de 1943 Bulgaria había firmado un acuerdo con la Alemania Nazi para la deportación de 20.000 judíos a los campos de exterminio en Polonia. El acuerdo indicaba la deportación de los judíos de los terriotorios ocupados de Tracia y Macedonia; el resto estaría compuesto por judíos de varias comunidades búlgaras.
Los judíos de los territorios anexados fueron sacados de sus casas y colocados en campos de reunión. Algunos fueron detenidos dentro de Bulgaria, a la espera de su deportación. Marko Peretz, uno de los pocos sobrevivientes, describió su encuentro con los judíos búlgaros que observaban con horror el suceso: "Corrían en dirección a las vías de tren. Ambos grupos lloraban. ¿Nos volveremos a ver?"
La comunidad judía de Kyustendil, la ciudad natal de Peshev, había sido señalada para la deportación. La noticia filtró y una reunión de judíos y no judíos decidió mandar una delegación a Peshev en Sofía para reclutar su ayuda. "No tenía dudas de lo que iba a pasar y mi comprensión del verdadero significado de los planes no me permitían permanecer como un mero espectador," escribió este después de la guerra, "decidí hacer todo lo que estuviera a mi alcance para prevenir la implementación de los planes."
En marzo de 1943, cuando los judíos de Tracia y Macedonia estaban siendo concentrados como paso previo a su deportación a Treblinka, Peshev fue de un líder a otro en un intento de revertir la decisión de su gobierno. Pidió una audiencia con el primer ministro y fue a ver al ministro del interior. Este útimo le mintió, negando que hubiese una intención de deportar a los judíos, pero de inmediato informó al primer ministro de que el programa ya no era un secreto. Mientras se imponía un toque de queda a los judíos de Kyustendil y el primer ministro persistía en su negativa de recibir a Peshev, éste redactó una carta de protesta y solicitó a los miembros del parlamento firmar la petición. Finalmente, debido a la intensa actividad, se decidió suspender la deportación de los judíos de Bulgaria propiamente dicha. Al mismo tiempo el primer ministro decidió impugnar a Peshev. Este perdió su cargo y se convirtió en un paria político.
De esa forma, en un corto periodo, y gracias a Dimitar Peshev, los cuatro miembros de la delegación de Kyustendil y algunos líderes eclesiásticos, 48.000 judíos búlgaros fueron salvados del exterminio.
La comunidad judía de Bulgaria sufrió persecuciones hasta el fin de la guerra, pero se salvó completamente de la deportación a los campos de exterminio.
Más de 11.000 judíos de Tracia y Macedonia fueron deportados a Treblinka y asesinados. Esas comunidades fueron destruidas casi totalmente; sólo algunos centenares sobrevivieron.
El 10 de enero de 1973 Yad Vashem confirió a Dimitar Peshev el título de Justo de las Naciones.
