Etter den vietnamesiske invasjon i 1979 og terrorregimets fall, flyktet han til Folkerepublikken Kina, hvorfra han fremstod i De Forente Nasjoner som den offisielt anerkjente representant for Kambodsja. I 1982 dannet Røde Khmer og prins Norodom Sihanouk en eksilregjering, «Koalisjonen for det demokratiske Kampuchea», med Khieu Samphan som visepresident med tilsyn med utenrikspolitikken. I 1985 ble han offisielt gjort til Pol Pots etterfølger som leder av Røde Khmer. I 1991 representerte Khieu Samphan Røde Khmer under fredsforhandlingene i Paris.