Ivelin Popov sgoriodd unig gôl y gêm dri munud i mewn i'r ail hanner i sicrhau buddugoliaeth gyntaf o'r grŵp i Fwlgaria.
Fe aeth Martin Petrov, Stiliyan Petrov a Blagoy Georgiev yn agos i'r ymwelwyr tra ym mhen arall y maes fe gafodd Steve Morison ei rwystro ddwywaith gan Nikolay Mihaylov.
Ac fe roddwyd halen ar y briw yn ystod yr eiliadau olaf pan gafodd Chris Gunter ei yrru o'r maes am dacl sinigaidd.
Wedi derbyn y swydd dros dro yn dilyn ymadawiad John Toshack, mae gan Flynn ddwy gêm i brofi ei fod yn haeddu'r swydd yn barhaol. Ond mae gobeithion Flynn o gadw'r swydd wedi derbyn clec wedi noson siomedig yn Stadiwm Dinas Caerdydd.
A byddai colled arall yn erbyn y Swistir yn Basel nos Fawrth yn sicr yn hoelen arall yn arch gobeithion Cymru o gyrraedd rowndiau terfynol Ewro 2012.
Roedd un newid i'r tîm gollodd yn erbyn Montenegro gyda Danny Collins, yn ôl wedi absenoldeb o dair blynedd, yn cymryd lle Craig Bellamy.
Gyda Collins yn dechrau fel cefnwr chwith roedd Sam Ricketts yn symud i ganol yr amddiffyn gyda safle yng nghanol y cae i'r capten Ashley Williams.
Roedd rheolwr newydd wrth lyw tîm Bwlgaria am y tro cyntaf hefyd gyda chyn gapten Lothar Matthaus wedi cydio yn yr awenau fis diwethaf.
Bwlgaria gafodd y cyfle cyntaf o bwys wedi saith munud gydag ergyd Georgi Peev yn gwyro oddi ar Gareth Bale a Wayne Hennessey yn gorfod arbed.
Ymateb Cymru i hynny oedd gwrthymosod ac fe ddaethant yn agos iawn i fynd ar y blaen wedi symudiad da munud yn ddiweddarach.
Wedi rhediad da fe lwyddodd Joe Ledley i ganfod Chris Gunter ar yr asgell dde ac fe ergydiodd chwaraewr Nottingham Forest fodfeddi heibio'r postyn.
Bu'r deg munud agoriadol yn gyffrous a chamgymeriad gan Ashley Williams yng nghanol y maes dyma'n ildio meddiant i Ivelin Popov, dyma'n canfod Martin Petrov.
Fe ergydiodd chwaraewr Bolton Wanderers gyda chwip o gynnig gyda'i droed chwith a bu'n rhaid i Hennessey arbed yn dda i wthio'r bêl uchel heibio'r postyn.
Wedi cyffro'r deg munud agoriadol roedd chwarae'r ddau dîm wedi hynny yn ddigon blêr a prin fu'r cyfleoedd i gyffroi'r dorf.
Gorfodwyd yr ymwelwyr i wneud newid gyda'r amddiffynnwr Valentin Iliev yn dioddef anaf i'w linyn gar a Pavel Vidanov yn dod ymlaen fel eilydd yn ei le.
Bu bron iawn i'r cefnogwyr gael achos i ddathlu wedi 37 munud pan fethodd Gareth Bale gyfle euraidd i roi ei dim ar y blaen.
Unwaith eto croesiad o'r chwith gan Ledley yn canfod Bale yng nghanol y cwrt cosbi ond yn anffodus fe fethodd chwaraewr Tottenham ei gic ac fe ddiflannodd y cyfle.
Gwelodd Sam Ricketts y cerdyn melyn yn dilyn tacl wyllt angenrheidiol sydd yn golygu y bydd yn colli'r gêm yn erbyn y Swistir nos Fawrth.
Cafwyd chwarae pwrpasol gan Bale wrth iddo dorri'n rhydd drwy ganol y cae ond yn anffodus fe geisiodd guro un dyn yn ormod ac fe gafodd ei daclo.
Munud cyn yr egwyl ac fe gododd Steve Morison yn uwch na neb arall yn y cwrt cosbi i gwrdd â chroesiad Bale o'r asgell chwith.
Yn anffodus i Gymru, ond yn ffodus i Fwlgaria, fe gafodd peniad Morison ei arbed gan y golwr Nicolay Mihailov.
Fe ddechreuodd y Bwlgariaid yr ail hanner ar dân a bu'n rhaid i Chris Gunter flocio ergyd Martin Petrov gyda'i ben cyn i Stilyan Petrov ergydio dros y trawst.
Ond munud yn ddiweddarach roedd Hennessey wedi ei guro gyda Popov yn cael gormod o le yn y cwrt cosbi yn osgoi sawl tacl cyn canfod cefn y rhwyd i roi ei dim ar y blaen.
Roedd yr ymwelwyr yn awr yn edrych yn beryglus a bu'n rhaid i Hennessey arbed cynnig Styliyan Petrov o 30 llath cyn i Martin Petrov geisio ei lwc o du allan i'r cwrt.
Fe ddaeth Cymru yn agos at unioni'r sgôr naw munud yn ddiweddarach gyda phêl hir yn canfod Morison ond unwaith eto fe gafodd ymosodwr Millwall ei rwystro gan Mihaylov.
Penderfynodd Flynn ddod ag eilydd ymlaen i'r maes a Ledley - oedd wedi creu argraff yn yr hanner cyntaf - adawodd y chwarae i wneud lle i Andy King.
Fe gollodd Cymru peth o'r momentwm wedi hynny a bu bron iddynt dalu'n ddrud am hynny.
Dyfarnwyd cic rydd i'r ymwelwyr pan gafodd Dimitar Makriev ei dynnu'n ôl gan James Collins ac fe welodd Georgiev ei gic o 25 llath yn cael ei arbed gan Hennessey.
Prin oedd cyfleoedd Cymru erbyn hyn gyda James Collins yn cael hanner cyfle ond iddo daro cic rydd Bale dros y trawst.
Fe ddaeth yr eilydd Hal Robson-Kanu, oedd yn ennill ei ail gap, yn agos iawn gyda pheniad gyda thri munud yn weddill ond fe safodd Bwlgaria yn gadarn.
Bu bron i Fwlgaria gwblhau noson ddiflas i Gymru gydag ergyd isel Chavdar Yankov ar draws wyneb y gôl yn profi Hennessey.
Crynhowyd noson Cymru yn ystod yr amser ychwanegwyd ar gyfer anafiadau gyda Gunter yn gweld y cerdyn coch am drosedd sinigaidd yn erbyn Dimitar Rangelov.
Cymru: Hennessey, Gunter, Danny Collins, James Collins, Ricketts, Ledley, Edwards, Williams, Bale, Vaughan, Morison.
Eilyddion: Myhill, Blake, Ribeiro, King, Crofts, Robson-Kanu, Church.
Bwlgaria: Mihailov, Zanev, Iliev, Bodurov, Ivanov, Peev, Georgiev, Stiliyan Petrov, Martin Petrov, Makriev, Popov.
Eilyddion: Stoyanov, Vidanov, Angelov, Yankov, Rangelov, Domovchiyski, Dimitrov.
Dyfarnwr: Jonas Eriksson (Sweden)
