Punakhmerien välit Vietnamiin alkoivat pian kiristyä. Vietnam ei voinut enää hyväksyä punakhmerien hyökkäyksiä Vietnamin puolelle ja uutisia vietnamilaisväestön vainosta: lopulta joulukuussa 1978 Vietnamin armeija hyökkäsi Kambodžaan, ja tällöin alkaneessa Kambodžan–Vietnamin sodassa se sai Phnom Penhin nopeasti hallintaansa. Punaiset khmerit ja Pol Pot pakenivat Thaimaan rajalle, ja Vietnam asetti valtaan hallituksen, joka koostui Pol Potin vainoja paenneista punakhmereistä. Maanpaossa ollut Sihanouk ryhtyi nyt yhteistyöhön punaisten khmerien kanssa ja toimi päämiehenä koalitiohallituksessa, jota tukivat Kiina ja länsivallat; Thaimaa vuorostaan tarjosi punakhmereille turvapaikan vastineeksi siitä, että Kiina veti tukensa maan kommunistiselta puolueelta. Vastustaakseen kommunistien johtamaa Vietnamia Yhdysvallat avusti punakhmerejä miljoonilla dollareilla ja asetti vietnamilaisten tukeman Kamputsean kansantasavallan kauppasaartoon. Presidentti Jimmy Carterin hallinto esti kansantasavallan pääsyn Yhdistyneisiin kansakuntiin (YK), jossa Kambodžaa edusti 1990-luvun alkuun asti punakhmerien ja Sihanoukin monarkistien pakolaishallitus.