Sihanouk flydde efter kuppen till Moskva och sedan Peking och började stödja Röda khmererna i deras kamp för att störta Lon Nols regering i Phnom Penh. I april 1975 föll den s.k. Khmerrepubliken och Röda khmererna tog makten med Pol Pot som makthavare och Sihanouk som symboliskt "statsöverhuvud" men utan makt. Efter ett år, den 4 april 1976, lämnade han sin post. Enligt en del historiker tvingades han bort av Röda khmererna. Men när Vietnam invaderat Kambodja och avsatt Röda khmererna 1978-1979 samarbetade han på nytt med gerillagruppen i bekämpandet av vietnameserna och var från 1982 Demokratiska Kampucheas koalitionsregerings (CGDK) president. CGDK var en koalitionsregering i exil bestående av Sihanouks Funcinpec-parti, Röda khmererna och Khmer People's National Liberation Front (KPNLF). 1979–1982 innehade Demokratiska Kampuchea Kambodjas plats i FN och 1982–1993 innehades platsen av CGDK. Vietnam drog sig tillbaka 1989 och fredsförhandlingar pågick därefter mellan den vietnaminstallerade regeringen och CGDK till 1991 då en överenskommelse kunde skrivas under i Paris. Sihanouk återvände den 14 november 1991 efter 13 år i exil. År 1993 blev han på nytt Kambodjas kung.