Bojko Borisov väntas med sitt mitten-högerparti Gerb vara starkast i valet, så att den forne livvakten återigen kan bli premiärminister. Men stödet för Gerb har i valrörelsen legat på mellan 30 och 40 procent, så någon egen majoritet blir det inte.
Därmed är det oklart om han ens kan bilda regering, och hur stabilt ett sådant maktbygge blir.
Borisov avgick som premiärminister i februari 2013, efter massdemonstrationer på Sofias gator mot fattigdom och korruption.
Bulgarien är ett av de EU-länder som är mest beroende av rysk naturgas, och bävar därmed om Ukraina-krisen fortsätter in på vintern.
De 7,4 miljoner invånarna kan rösta fram till klockan 19 (18 svensk tid) på söndagen, och preliminära resultat väntas kort därefter.