Tác động trực tiếp quan trọng nhất của cuộc đảo chính là chiến dịch Campuchia do Quân lực Việt Nam Cộng hòa tiến hành từ tháng 4 đến tháng 7 năm 1970, đã tiến vào miền đông Campuchia phát động tấn công vào quân đội Việt Nam Dân chủ Cộng hòa đang hoạt động ngầm tại đây. Bất chấp cuộc tấn công này, khá nhiều binh lính của phe Cộng sản đã kịp thời trốn thoát về phía tây, đi sâu vào bên trong lãnh thổ Campuchia, hoặc đến các khu vực nông thôn phía đông bắc, nơi họ cung cấp sự hỗ trợ và ủng hộ các phong trào nổi loạn chống lại Lon Nol.

Phản ứng ngay lập tức của Lon Nol là lên án hành động này đã vi phạm chủ quyền lãnh thổ Campuchia. Sau đó, ông thông báo cho tướng Alexander Haig rằng đất nước của ông được đặt trong tình trạng nguy hiểm nghiêm trọng với kết quả; khi Haig nói với Lon Nol rằng lục quân Mỹ không được phép hành quân nhằm hỗ trợ quân đội quốc gia Campuchia, nhưng sẽ được thay thế (phù hợp với Học thuyết Nixon) bằng một chương trình viện trợ riêng biệt dành cho cuộc chiến khiến Lon Nol lộ vẻ bất an.[8]

Ngày 9 tháng 10, Sihanouk bị tòa án quân sự tuyên án tử hình vắng mặt; mẹ ông là Thái hậu Kossamak, người đại diện biểu tượng của chế độ quân chủ dưới chính quyền Sihanouk bị giam giữ tại nhà riêng và người vợ là bà hoàng Monique thì bị kết án tù chung thân.[6] Chế độ mới đồng thời tuyên bố Cộng hòa Khmer và một bản hiến pháp mới đã được thông qua vào năm 1972. Sihanouk trong thời gian đó cũng đứng ra thành lập GRUNK, một dạng chính phủ lưu vong kết hợp những người cộng sản có trụ sở đặt tại Bắc Kinh, Trung Quốc với mục đích lật đổ sự thống trị của nước Cộng hòa này; ông tuyên bố Lon Nol là một "tên ngốc hoàn toàn" và mô tả Sirik Matak như "khó chịu, phản bội, một kẻ đáng khinh tệ hại".[9]

Quân đội Hoàng gia Campuchia tương đối nhỏ, tại thời điểm của cuộc đảo chính đã có khoảng 35.000 quân (phù hợp với chính sách trung lập của Sihanouk) đã được mở rộng lên nhiều. Ít lâu sau, quân đội chế độ cũ được tổ chức lại thành quân lực mới với tên gọi Lực lượng Vũ trang Quốc gia Khmer (FANK), quân đội nền cộng hòa đã phát triển lên tới 150.000 quân sớm nhất là vào cuối năm 1970, chủ yếu là thông qua sự nhập ngũ tự nguyện như Lon Nol đã tìm cách tận dụng một làn sóng quan điểm chống Việt Nam.[10] Phía Mỹ cũng thực hiện chương trình viện trợ quân sự có cơ cấu và hỗ trợ trong khâu huấn luyện tác chiến và vài nhóm thuộc tổ chức Khmer Tự do và lực lượng dân quân Khmer Kampuchea Krom, được huấn luyện tại miền Nam Việt Nam. Tham mưu trưởng liên quân nhấn mạnh vào việc mở rộng lực lượng FANK lên đến hơn 200.000 quân, bất chấp sự lo ngại về tác động tiêu cực nghiêm trọng này sẽ ảnh hưởng đến nền kinh tế Campuchia, trong khi Nhóm Phân phát Thiết bị Quân sự do Tướng Theodore C. Mataxis làm trưởng nhóm, đã đề nghị việc Mỹ hóa cơ cấu nội bộ chịu ảnh hưởng từ nền quân sự của Pháp, bất chấp sự hỗn loạn này sẽ tạo ra một loạt tuyến đường tiếp tế lâu dài.[11]

Dù được Mỹ viện trợ dồi dào, FANK (do Tướng Sosthene Fernandez chỉ huy) vẫn bị cản trở trầm trọng bởi sự tham nhũng tràn lan, đặc biệt là giới sĩ quan đã tuyên bố tiền lương cho quân đội không tồn tại và nền quân sự tỏ ra yếu kém trong cuộc đề kháng đối phó với quân du kích Cộng sản trong cuộc nội chiến. Mặc dù một trongnhững vị chỉ huy FANK và nguyên thủ lĩnh cuộc nổi loạn là Hoàng thân Norodom Chantaraingsey, người được Lon Nol dụ dỗ nghỉ hưu để nâng đỡ Lữ đoàn 13 FANK, dù ông đã đạt thành công lớn trong việc "bình định" khu vực xung quanh đường chiến lược quốc lộ 4 và cao nguyên Kirirom, phần lớn các tướng lĩnh của nền cộng hòa có rất ít kinh nghiệm hoặc khả năng quân sự. Các cuộc tấn công quy mô lớn của FANK chống lại phía Việt Nam thông qua chiến dịch Chenla I và II, đều kết thúc trong thảm bại nặng nề bất chấp sự dũng cảm dễ nhận thấy của các cá nhân binh lính người Khmer.