Сразу же возник заговор, целью которого было восстановление прав на престол внука императора, и Кантакузин возглавил его. Справедливости ради надо сказать, что это не было лишь династическим спором. Заговорщики были встревожены потерей территорий в Малой Азии и твердо верили, что империи нужен более молодой правитель, чтобы исправить ситуацию в восточных провинциях, пока они еще не утрачены окончательно. Итак, апрельской ночью 1321 года молодой Андроник тайно покинул Константинополь и присоединился к группе сторонников, среди которых был и Иоанн Кантакузин, ждавших его на пути в Адрианополь. Повстанцы нашли широкую поддержку во Фракии, которая недавно подверглась разорительным поборам Андроника II, и царь Болгарии предложил им в помощь войско в 3000 сабель. Так что к концу года они были достаточно сильны, чтобы отправиться в поход на Константинополь и встать, как это уже не раз делали их предшественники, под его стенами. Андроник II держался твердо, поскольку большинство сторонников молодого Андроника бежали из города, и маловероятно было, что кто-то откроет ворота повстанцам. Но в то же время император не мог ничего сделать с ними за пределами города. После полугода противостояния престарелый Андроник согласился пойти на попятную. Стороны встретились во фракийском прибрежном городе Эпиватай. Император вновь официально провозгласил внука наследником престола и определил ему соответствующее этому статусу содержание из казны. Несколько месяцев спустя в соборе Святой Софии состоялась церемония венчания на царство, и молодой Андроник стал соправителем императора. Кантакузин также получил награду в виде титула великого доместика и сделался главнокомандующим византийской армии.
Соглашение положило конец гражданской войне, но не исправило катастрофическое положение в Малой Азии, где ситуация продолжала ухудшаться. В 1322 году турки осадили на юге город Филадельфию, а четыре года спустя на севере была вынуждена сдаться Пруса. Молодой Андроник умолял позволить ему отправиться с войсками на помощь Прусе, но император отказал ему. А поскольку Андроник II был крепок и бодр и явно не собирался в ближайшем будущем ни умирать, ни отрекаться от престола, летом 1327 года в резиденции наследника во фракийском городе Дидимотика снова возник заговор. Осенью Андроник-младший опять появился под стенами Константинополя с армией. И опять бунтовщики получили широкую поддержку за пределами Константинополя. Жители Фессалоник прислали Андронику сообщение, что передают свой город под его управление. Наконец, в мае 1328 года кто-то из гарнизона, охранявшего городские стены, впустил войска мятежников внутрь. Приехав в Большой дворец, Андроник нашел своего деда плачущим и прильнувшим к иконе Богородицы. Тронутый этим зрелищем, победитель не тронул его. Андроник II был пострижен в монахи и умер спустя несколько лет, а в Константинополе установилась новая власть.