Cuộc chiến có thể chia làm 4 giai đoạn:

• Giai đoạn 1: Từ giữa năm 1975 đến cuối năm 1978: Khmer Đỏ tổ chức nhiều cuộc tấn công vào lãnh thổ Việt Nam, phá hủy nhiều ngôi làng và giết hại hàng ngàn thường dân Việt Nam. Phía Việt Nam chỉ tổ chức phòng ngự và cố đàm phán tìm giải pháp hòa bình, nhưng Khmer Đỏ bác bỏ.
• Giai đoạn 2: Từ tháng 12 năm 1978 đến tháng 5 năm 1979: Khmer Đỏ tổ chức cuộc tấn công lớn nhất vào lãnh thổ Việt Nam với 19 sư đoàn nhưng bị phía Việt Nam bẻ gãy. Sau cuộc tấn công, Việt Nam thấy không có cơ hội để đàm phán hòa bình nên đã tổ chức tấn công lớn vào Campuchia, lật đổ Khmer Đỏ và lập nên chế độ mới do Heng Samrin đứng đầu. Tàn quân Khmer Đỏ chạy sang ẩn náu bên kia biên giới Thái Lan.
• Giai đoạn 3: Từ giữa năm 1979 đến cuối năm 1985: Khmer Đỏ với sự trợ giúp về lương thực, vũ khí của Thái Lan, Trung Quốc và Hoa Kỳ đã tổ chức đánh du kích và đe dọa sự tồn tại của chế độ Cộng hòa Nhân dân Campuchia. Năm 1982, Việt Nam rút bớt quân khỏi Campuchia, ngay sau đó Khmer Đỏ hoạt động mạnh trở lại và chiếm một số khu vực. Nhận thấy quân đội Cộng hòa Nhân dân Campuchia còn rất yếu ớt nên không thể tự chống cự được, Việt Nam buộc phải tiếp tục đóng quân tại Campuchia để bảo vệ chế độ Hun Sen và truy quét Khmer Đỏ. Mùa khô 1984 - 1985, cuộc tấn công quyết định của Việt Nam đã phá hủy các căn cứ chính của Khmer Đỏ, khiến Khmer Đỏ suy yếu đi nhiều và không còn đủ sức đe dọa chế độ mới của Campuchia.
• Giai đoạn 4: Từ 1986 tới 1989: Sau chiến dịch mùa khô năm 1985, nhận thấy chế độ Cộng hòa Nhân dân Campuchia đã tự đứng vững được, từ năm 1986, Việt Nam rút dần quân khỏi Campuchia và đến năm 1989 thì rút hết. Nhân việc Việt Nam rút quân, các lực lượng tàn quân của Khmer Đỏ định tái hoạt động, nhưng bị quân đội Hun Sen đánh bại. Khmer Đỏ dần tan rã, các lãnh đạo bị bắt và bị đưa ra xét xử ở tòa án quốc tế.