Cũng tham gia chiến đấu trong cuộc nội chiến Campuchia chống lại lực lượng ủng hộ Sihanouk và quân nổi dậy Cộng sản cùng phía Việt Nam Dân chủ Cộng hòa, Cộng hòa Khmer còn phải đối mặt với vấn đề nội bộ nghiêm trọng. Sự thống trị của Sihanouk trong đời sống chính trị vào những năm 1950 và 1960 đã sản sinh ra một vài chính khách Campuchia có kinh nghiệm về chính trị. Hầu như từ khi bắt đầu, nước Cộng hòa bị cản bởi sự chia rẽ về mặt chính trị và đấu đá nội bộ chính là đặc trưng của chế độ Sihanouk; chính trong số này là một cuộc đấu tranh quyền lực gây ra bất ổn giữa Lon Nol và Sirik Matak. Sirik Matak từng giữ chức Thủ tướng Chính phủ trong năm đầu tiên của nước Cộng hòa khi sức khỏe Lon Nol rơi vào tình trạng cực kỳ xấu, làm nảy sinh sự oán giận to lớn do phong cách hành chính của ông và mối quan hệ hoàng gia; gây ra tâm trạng thất vọng chán chường trong giới thanh niên, ở các đô thị tại Campuchia lại tiếp tục nạn tham nhũng và sự bất tài của chế độ.[12] Khi Lon Nol trở lại từ bệnh viện ở Hawaii vào tháng 4 năm 1971, ông phát động một cuộc khủng hoảng nội các do từ chức, ý định muốn giải tán chính phủ, với sự khuyến khích nhiệt tình từ người em trai Lon Non (một nhân vật có sức ảnh hưởng lớn, đặc biệt là với quân đội). Sau nhiều cuộc tranh cãi chính trị, một nội các mới được thành lập, mặc dù Sirik Matak tiếp tục giữ chức Thủ tướng với danh hiệu "Đại biểu Thủ tướng Chính phủ". Ngày 16 Tháng 10 năm 1971, Lon Nol đã nắm lấy hành động tách rời quyền lập pháp của Quốc hội và ra lệnh soạn thảo một bản hiến pháp mới, tuyên bố rằng những hành động này là cần thiết để ngăn chặn tình trạng vô chính phủ, điều này gây nên một cuộc biểu tình của In Tam và 400 tu sĩ Phật giáo.[13]

Loại bỏ Sirik Matak

Tháng 3 năm 1972, Lon Nol và người em tìm đủ mọi cách để tước quyền của Sirik Matak. Nhân dịp Sirik Matak sa thải Keo An, một học giả bất đồng chính kiến, Lon Non đã tổ chức một loạt các cuộc biểu tình của giới sinh viên, học sinh kêu gọi ông từ chức.[14] Chán nản, Sirik Matak quyết định từ chức và bị cảnh sát của Lon Nol đặt dưới sự giám sát nghiêm ngặt ở nhà riêng với lý do để bảo vệ ông.[15] Thêm vào đó, Lon Nol đã sử dụng cuộc khủng hoảng để truất phế Quốc trưởng bù nhìn Cheng Heng và tiếp nhận luôn vai trò này, bổ nhiệm tay cựu chiến binh phe quốc gia chống Sihanouk, Sơn Ngọc Thành làm Thủ tướng Chính phủ.[16] Thành vốn là thủ lĩnh nhóm Khmer Tự do, đã tuyển mộ quân tiếp viện FANK trong số người Khmer Krom ở miền nam Việt Nam, và những kẻ trung thành do ông chỉ huy trong số này thuộc thành phần tương đối ưu tú, là lực lượng do Mỹ huấn luyện mang ý nghĩa hỗ trợ của ông cho chính phủ mong manh của nước Cộng hòa vẫn còn cần thiết trong tình hình lúc đó.[17]

Gian lận bầu cử

Một năm sau đó, Lon Nol tuyên bố ông sẽ tổ chức cuộc bầu cử tổng thống, và rất ngạc nhiên khi In Tam và Keo An, về sau trở thành nhân vật thân Sihanouk nổi tiếng, không chỉ thông báo rằng họ sẽ tiến hành tranh cử, nhưng sau đó từ chối rút lui.[18] Cuộc bầu cử mặc dù phần thắng nghiêng về phía Lon Nol, đa số nghị viên tiết lộ sự không hài lòng đáng kể với chính phủ dù họ có gian lận nhằm ủng hộ Lon Nol: mà họ đòi hỏi sự công bằng và dự đoán khả năng In Tam sẽ giành chiến thắng.[18] Việc này đã thúc giục In Tam đề nghị phía Mỹ phải "gánh chịu hậu quả của Lon Nol".[17]

Tình hình chính trị vẫn tiếp tục tháo gỡ trong suốt năm 1972: cả hai bên đối lập (Đảng Dân chủ của In Tam và Đảng Cộng hòa của Sirik Matak) từ chối tham gia tranh cử trong cuộc bầu cử Quốc hội được tổ chức vào tháng 9 cùng năm, dẫn đến chiến thắng sâu rộng cho Đảng Cộng hòa Xã hội (Sangkum Sathéaranak Râth) của Lon Non. Một số vụ tấn công khủng bố ngày càng gia tăng ở thủ đô, một trong số đó được đặt dưới sự chỉ đạo của Sơn Ngọc Thành.[19] nhân vật đã gây ra hành động chính trị cuối cùng là cấm các tờ báo ủng hộ Sirik Matak, không may hành động này làm giảm uy tín của ông trước công luận đến mức Lon Nol buộc phải cách chức ông, ngay sau đó Thành đã trở lại sống lưu vong ở Nam Việt Nam, vị trí của ông ngay lập tức được thay thế bởi nhân vật thuộc phái cánh tả ôn hòa Hang Thun Hak.[20] Trong khi chính phủ nước Cộng hòa Khmer bị suy yếu do những cuộc đấu đá nội bộ, thì lực lượng Quân đội Nhân dân Việt Nam trước đây từng ra sức chiến đấu chống lại FANK, như trong chiến dịch Chân Lạp I và II, từ từ và thận trọng thu nhỏ lại sự hiện diện của họ ở biên giới phía đông Campuchia, chỉ để lại đội ngũ nhân viên chủ yếu là về mặt hậu cần và hỗ trợ. Vị trí này được thay thế bởi lực lượng Cộng sản địa phương Campuchia là CPNLAF và Khmer Đỏ, vốn đã tăng lên rất nhiều khi Sihanouk chuyển sang hỗ trợ các cuộc nổi dậy tại những vùng nông thôn Campuchia còn lại áp đảo hẳn phe ủng hộ Sihanouk.

Thỏa thuận ngừng bắn

Hiệp định Hòa bình Paris được ký kết vào đầu năm 1973 tạo ra một khoảng thời gian nghỉ ngơi tạm thời giữa hai bên trong cuộc nội chiến khốc liệt, Lon Nol tuyên bố một lệnh ngừng bắn đơn phương, dù vị trí của lục quân FANK tỏ ra yếu kém đối với Khmer Đỏ. Trên thực tế hai bên đã có vài sự tiếp xúc trao đổi ngắn giữa một số thành phần ôn hòa của phe Cộng sản Khmer Đỏ, nhất là giữa Hou Yuon với phe Cộng hòa. Việt Nam Dân chủ Cộng hòa gây áp lực để buộc phe Cộng sản Campuchia chấp nhận các điều khoản của hiệp định hoà bình, tạo ra lợi ích của họ nằm trong việc sắp đặt cuộc chiến hoạt động ở mức độ thấp (giảm vị thế của quân đội Việt Nam Cộng hòa trong tiến trình này) hơn so với một chiến thắng toàn diện cho Khmer Đỏ. Tuy nhiên, các lãnh đạo Khmer Đỏ vẫn không chịu khoan nhượng.

Đình chỉ Quốc hội

Chiến sự tiếp tục trở lại vào đêm ngày 7 tháng 2 năm 1973, khi lực lượng cộng sản tấn công vành đai của quân FANK xung quanh thành phố Kompong Thom đang bị vây hãm ngặt nghèo.[19] Tính đến tháng 4, chế độ Cộng hoà nhìn chung vẫn trong tình trạng lộn xộn, lực lượng FANK từ chối chiến đấu và tình trạng cướp bóc, vơ vét thủ đô thường xuyên xảy ra trong khi CPNLAF đang xâm chiếm nhiều nơi trên đất nước Campuchia. Đáp lại, cuối cùng người Mỹ đe dọa cắt đứt mọi viện trợ trừ khi với điều kiện Lon Nol phải thực hiện việc mở rộng nền tảng quyền lực và sự ủng hộ của chính phủ, đặc biệt là phục hồi chức vị cho nhân vật thân Mỹ Sirik Matak và giảm bớt ảnh hưởng của người em trai Lon Non.[21] Theo đó, vào ngày 24 tháng 4, Lon Nol thông báo rằng Quốc hội sẽ bị đình chỉ và cho thành lập một hội đồng chính trị do chính ông, Sirik Matak, Cheng Heng, và In Tam điều hành thông qua các sắc lệnh được ban bố. Trong lúc CPNLAF tiến quân vào thủ đô Phnom Penh đã phải tạm thời dừng lại vì bị Mỹ oanh kích liên tục, gây ra thiệt hại nặng cho quân đội cộng sản. Theo các quan sát viên có kinh nghiệm cho rằng đây cũng có thể là nguyên nhân dẫn đến sự tàn bạo của lực lượng nòng cốt của Khmer Đỏ trong các sự kiện về sau.[22]

Odong thất thủ

Đến đầu năm 1974, Hội đồng chính trị đã bị gạt ra bên lề và Lon Nol lại một lần nữa cai trị độc quyền. Tình hình quân sự vào lúc ấy ngày càng xấu dần. Lực lượng Khmer Đỏ đã tiến hành pháo kích Phnom Penh và tiến quân chiếm lấy cựu đô của hoàng gia ở Odong vào tháng 3, sau đó họ sơ tán dân chúng tại đây rồi hạ lệnh bắn chết các viên chức và giáo viên của chính quyền. Ít lâu sau, quân FANK đã nỗ lực cải thiện tình hình chiến sự khi tái chiếm thành công Oudong và có thể đảm bảo tuyến tiếp tế xuyên qua hồ Tonle Sap bất chấp sự quấy phá của tàn quân Khmer Đỏ.

Chế độ sụp đổ

Mặc dù vậy, Cộng hòa Khmer đã không thể tồn tại trong cuộc tấn công mùa khô năm 1975. Lực lượng cộng sản đã tiến vào bao vây xung quanh thủ đô, cư dân tị nạn đổ xô về thủ đô đã gia tăng với số lượng rất lớn; Lon Nol, người cực kỳ mê tín dị đoan, đã ra lệnh rải dòng cát thánh ra xung quanh thành phố từ máy bay trực thăng với ý nghĩ thần linh sẽ phù hộ và bảo vệ thủ đô vững chắc trước bước tiến của quân thù. Dù binh sĩ của FANK đã chiến đấu cực kỳ kiên cường trong thời điểm này, riêng về phần binh lính Khmer Đỏ thì tinh thần suy sụp, lại mắc bệnh sốt rét và tỷ lệ thương vong thậm chí còn cao hơn hơn cả FANK, thế nhưng nguồn vũ khí và đạn dược mới do Trung Quốc cung cấp đã giúp họ đảo ngược tình thế khi ra sức tàn phá những tiền đồn quân sự còn lại của nước Cộng hòa.[23] Các cuộc đàm phán hòa bình dự kiến liên tục bị đình trệ khi Sihanouk từ chối tiếp xúc trực tiếp với Lon Nol, với yêu cầu ông ta phải từ chức như là điều kiện tiên quyết cho cuộc đàm phán.

Vào ngày 1 tháng 4 năm 1975, Lon Nol đệ đơn từ chức và bỏ ra nước ngoài sống lưu vong: FANK gần như ngay lập tức tan rã và người Mỹ vội vàng lo tổ chức các cuộc di tản các viên chức chính quyền cùng một số ít dân chúng như trong chiến dịch Eagle Pull. Tuy một vài thành viên của nội các Lon Nol vẫn lên nắm quyền Tổng thống để ổn định tình hình nguy cấp tạm thời như Saukam Khoy tạm quyền từ ngày 1-13 tháng 4 và Sak Sutsakhan chấp chính từ ngày 13-17 tháng 4. Các quan chức cấp cao gồm Sirik Matak, Long Boret, Lon Non và một số chính trị gia khác vẫn còn ở lại thủ đô đều nỗ lực đàm phán một thỏa thuận ngừng bắn trước mắt thế nhưng đều vô hiệu. Rạng sáng ngày 17 tháng 4, toàn quân Khmer Đỏ đã tiến vào thành phố; trong vòng vài ngày, họ đã xử tử nhiều quan chức chủ chốt đại diện của chế độ cũ ngay lập tức cùng việc lùa dân về các vùng quê hoang dã lao động nặng nhọc, nước Cộng hòa Khmer chính thức cáo chung. Suốt thời gian tồn tại ngắn ngủi, nước Cộng hòa đã nhận được khoảng một triệu đô la viện trợ quân sự và kinh tế từ Mỹ hàng ngày.[24]

Khu vực cuối cùng mà nước Cộng hòa Khmer còn giữ vững bất kỳ giá nào là ngôi đền Preah Vihear ở dãy dãy núi Dângrêk, lực lượng FANK đã chiếm đóng chỗ này vào cuối tháng 4 năm 1975 và giữ cho tới khi bị quân Khmer Đỏ tái chiếm vào ngày 22 tháng 5 năm 1975.[25]