В середине 1943 года он был назначен командиром 682-й эскадрильи 6-го истребительного полка и начал боевые действия. Принимал участие в операции «Приливная волна[en]», где одержал 1 августа 1943 года свою первую воздушную победу, сбив американский бомбардировщик B-24D (42-40364 «Prince Charming»), возвращавшийся после налета на Плоешти.
10 сентября 1944 года Болгария перешла на сторону Антигитлеровской коалиции и объявила войну Третьему рейху. 14 сентября Стоянову было присвоено звание капитана Болгарской армии и несколько позже, за успешные действия против немецких войск в Македонии и Косово, он был представлен к званию майора.