Sihanouk flyktet etter kuppet til Peking og begynte å gi sin støtte til Røde Khmer i deres kamp for å styrte Lon Nols regjering i Phnom Penh. I april 1975 falt den såkalte Khmerrepublikken og Røde Khmer tok makten med Pol Pot i spissen og Sihanouk som symbolsk statsoverhode, men uten makt. Etter ett år, den 4. april 1976, forlot han sin post. En del historikere mener han ble tvunget bort av Røde khmer. Men da Vietnam invaderte Kambodsja og avsatte Røde Khmer i 1978-1979 samarbeidet han på nytt med geriljagruppen i kampen mot vietnameserne og var fra 1982 president i Demokratisk Kampucheas koalisjonsregjering (CGDK). CGDK var en koalisjonsregjering i eksil bestående av Sihanouks Funcinpec-parti, Røde Khmer og Khmer People's National Liberation Front (KPNLF). I perioden 1979–1982 innehadde Demokratisk Kampuchea Kambodsjas plass i FN og fra 1982 til 1993 hadde CGDK plassen. Vietnam trakk seg tilbake i 1989 og fredsforhandlinger pågikk deretter mellom den vietnaminnsatte regjeringen og CGDK frem til 1991 da en overenskomst kunne underskrives i Paris. Sihanouk returnerte den 14. november 1991 etter 13 år i eksil. I 1993 ble han på nytt Kambodsjas konge.