Tháng 12 năm 1978, quan hệ giữa Campuchia và Việt Nam đã trở nên hết sức căng thẳng do các hoạt động quân sự của Khmer Đỏ tại biên giới, cũng như do dòng người chạy tị nạn từ Campuchia. Cùng với Mặt trận thống nhất giải phóng dân tộc Kampuchea, gồm nhiều cựu thành viên Khmer Đỏ,[51] quân đội nhân dân Việt Nam mở chiến dịch tấn công, đánh chiếm Phnom Penh ngày 7 tháng 1 năm 1979. Những cựu thành viên Khmer Đỏ này giúp đỡ Việt Nam, và được hỗ trợ từ Việt Nam, thành lập Cộng hòa Nhân dân Campuchia, mà Khmer Đỏ và Trung Quốc coi là chính phủ bù nhìn.

Bị đánh bại, Khmer Đỏ rút về phía tây, và tiếp tục kiểm soát khu vực biên giới với Thái Lan trong thập kỷ kế tiếp. Các vùng này bao gồm Phnom Malai, vùng núi gần Pailin thuộc rặng Cardamom và Anlong Veng ở dãy núi Dângrêk.[3] Các khu căn cứ này không có khả năng tự cung tự cấp, nên Khmer Đỏ tiến hành các hoạt động buôn lậu gỗ và đá quý, nhận hỗ trợ quân sự từ Trung Quốc thông qua quân đội Thái.[52] Tổng cộng, theo cựu thủ tướng Singapore Lý Quang Diệu, trong khoảng thời gian một thập kỷ, Khmer Đỏ và các lực lượng đối lập ở Campuchia nhận được hỗ trợ từ khối ASEAN, Mỹ và Trung Quốc khoảng 1,3 tỷ dollar.

Dù bị lật đổ, Khmer Đỏ tiếp tục giữ ghế tại Liên Hiệp Quốc, đại diện bởi Thiounn Prasith, đồng chí cũ của Pol Pot và Ieng Sary từ thời sinh viên ở Paris, dưới tên "Campuchia Dân chủ". Tới năm 1982, Khmer Đỏ cùng với KPNLF (một đảng cánh hữu có tư tưởng chống cộng) và ANS (đảng bảo hoàng của Norodom Sihanouk) lập nên "Liên minh chính phủ Kampuchea Dân chủ" (CGDK), tiếp tục kháng chiến chống lại chính quyền thân Việt của Hun Sen cho tới 1993. Chính phủ Hoa Kỳ lúc này đang thực hiện "Học thuyết Reagan" với mục tiêu làm suy yếu và tiến tới tiêu diệt tầm ảnh hưởng của Liên Xô trên toàn thế giới, do đó Mỹ đã quyết định tài trợ cho liên minh CDGK nhằm lật đổ chính quyền Hun Sen (vốn thân Việt Nam và Liên Xô). Trung Quốc và các chính phủ phương Tây (đứng đầu là Hoa Kỳ) ủng hộ CGDK tại LHQ và bỏ phiếu ủng hộ chính phủ CDGK giữ ghế tại đây. Thụy Điển ngược lại thay đổi ý kiến và rút lui sự ủng hộ cho CDGK sau khi một số lớn công dân Thụy Điển viết thư cho chính phủ đòi thay đổi thái độ với chính phủ Pol Pot.[53]

Chiến thắng quân sự của Việt Nam có tác động mạnh mẽ trong khu vực; Trung Quốc mở cuộc tấn công vào biên giới phía bắc Việt Nam. Trung Quốc, Hoa Kỳ và các quốc gia ASEAN hỗ trợ việc thành lập chính phủ Campuchia lưu vong và các hoạt động quân sự Liên minh chính phủ Kampuchea Dân chủ bao gồm Khmer Đỏ, KPNLF và lực lượng bảo hoàng ANS.[54] Khu vực phía đông và trung tâm Campuchia tiếp tục nằm dưới sự kiểm soát của Việt Nam và chính quyền Phnom Penh, trong khi vùng phía tây tiếp tục là bãi chiến trường trong suốt thập niên 1980, với hàng triệu quả mìn rải khắp nơi. Khmer Đỏ có lực lượng quân sự mạnh nhất trong liên minh ba phe chống đối gồm Khmer Đỏ và đội quân của Mặt trận Giải phóng Nhân dân Khmer (KPNLF) của Son Sann, và quân đội riêng của Hoàng thân Norodom Sihanouk (Armée Nationale Sihanoukiste, ANS). Liên minh này nhận được nhiều viện trợ quân sự từ Trung Quốc, Hoa Kỳ, Anh quốc, và tin tình báo từ quân đội Thái. Tuy vậy, theo Nate Thayer thì Hoa Kỳ và Anh Quốc chỉ viện trợ cho 2 đảng KPNLF và ANS (là hai đảng có tư tưởng chống cộng thuộc Liên minh CDGK) chứ không viện trợ cho Khmer Đỏ[8] Anh đã cử lực lượng đặc biệt (SAS) sang Thái Lan giúp cho các nhóm du kích chống Phnom Penh dù không trực tiếp giúp quân của Pol Pot. Từ 1985 đến 1989, SAS (Special Air Service – đặc nhiệm Anh) đã mở hàng loạt trại huấn luyện cho đồng minh của Khmer Đỏ ở Thái Lan và lập ra một tiểu đoàn phá hoại (sabotage battalion) với 250 chuyên gia dùng chất nổ và phục kích. Các chuyên gia tình báo ở Singapore cũng giảng dạy các khóa học. SAS được lệnh chỉ huấn luyện cho quân lính của Sihanouk và cựu thủ tướng Son Sann nhưng Khmer Đỏ cũng "được hưởng lợi rất nhiều từ hoạt động của người Anh".[55]

Phía Trung Quốc tiếp tục viện trợ cho tàn quân Khmer Đỏ khoảng 100 triệu USD mỗi năm nhờ vậy Pol Pot có thể duy trì các căn cứ trên đất Thái Lan. Hoa Kỳ thời Ronald Reagan cũng tiếp tục ủng hộ Trung Quốc trong chính sách giúp Khmer Đỏ, và tiếp tục hỗ trợ Pol Pot thông qua Trung Quốc. Theo nhà báo Elizabeth Becker, Cố vấn An ninh Quốc gia Zbigniew Brzezinski rất tự hào về chiến lược khuyến khích Thái Lan hợp tác với Trung Quốc để giúp Khmer Đỏ tái xây dựng lực lượng. Tới năm 1981, Khmer Đỏ tuyên bố từ bỏ chủ nghĩa Cộng sản[3], và chuyển trọng tâm sang chủ nghĩa dân tộc và bài Việt Nam. Tuy nhiên, một số nhà phân tích nhận định rằng sự thay đổi này không mang lại chuyển biến đáng kể gì, vì theo như sử gia Kelvin Rowley, "Luận điệu của Khmer Đỏ luôn dựa vào chủ nghĩa dân tộc hơn là kêu gọi cách mạng".[53] Dư luận Mỹ ngày càng thấy bất bình, năm 1981, trên tờ New York Times đã có thư ngỏ của giới vận động yêu cầu Tổng thống Ronald Reagan ngưng hỗ trợ chế độ Pol Pot: "Sự hỗ trợ về ngoại giao của Hoa Kỳ cho chế độ Pol Pot, mang tên 'Kampuchea Dân chủ', bên cạnh việc các nước khác bán vũ khí cho lực lượng du kích khủng bố (terrorist guerrilla forces) của Pol Pot, chỉ kéo dài sự đau khổ của Campuchia, và khiến việc phục hồi còn non yếu của nước này bị nguy hại, và gây nguy cơ chiến tranh lan rộng. Chúng tôi thấy bất bình rằng đã năm thứ ba liên tiếp, Hoa Kỳ bỏ phiếu duy trì Kampuchea Dân chủ của Pol Pot ở Liên Hiệp Quốc."[55]

Tới năm 1985, tiền CIA viện trợ cho các nhóm du kích Campuchia gồm Khmer Đỏ lên tới 12 triệu USD mỗi năm. Ngày 10 tháng 7 năm 1985, Hạ viện Hoa Kỳ đã chính thức thông qua một khoản viện trợ công khai về tài chính và quân sự trị giá 5 triệu USD dành cho "các nhóm kháng chiến phi cộng sản" ở Campuchia (tức KPNLF và ANS) để chống lại chính quyền Hun Sen, trong đó Hạ viện Hoa Kỳ quy định rõ ràng rằng không được phép để cho Khmer Đỏ nhận được khoản viện trợ này[11]. Nhưng nhà bảo trợ chính cho Khmer Đỏ vẫn là Trung Quốc. Andrew Mertha, tác giả cuốn "Brothers in Arms: China's Aid to the Khmer Rouge, 1975-1979" từng cho biết 90% viện trợ nước ngoài mà Khmer Đỏ nhận được đã đến từ Trung Quốc. Các khoản này gồm thực phẩm, vật liệu xây dựng tới xe tăng, máy bay, pháo. Ông Mertha, từ ĐH Cornell, tin rằng "nếu không có sự hỗ trợ của Trung Quốc, chế độ Khmer Đỏ không thể tồn tại được quá một tuần". Đặng Tiểu Bình tuyên bố năm 1984 "Tôi không hiểu vì sao có người muốn loại bỏ Pol Pot? Đúng là ông ta có phạm một số sai lầm trong quá khứ nhưng nay ông ta đang lãnh đạo cuộc chiến chống bọn xâm lược Việt Nam cơ mà.". Chính quyền Carter yêu cầu các tổ chức cứu trợ quốc tế không cấp viện cho Hà Nội và Phnom Penh. Dưới tác động của Mỹ và đồng minh, Ngân hàng Thế giới và Ngân hàng Phát triển Á châu không viện trợ cho Campuchia dưới quyền Heng Samrin và Hun Sen. Viện trợ trái lại chỉ được chuyển cho người Campuchia sống ở vùng Khmer Đỏ kiểm soát. Năm 1985, Ngoại trưởng Mỹ George Schulz thăm Thái Lan và cảnh báo các nước ASEAN về chuyện soạn đề nghị hòa bình. Năm 1989, chính quyền Mỹ đã cảnh báo Thái Lan nếu họ bỏ rơi các nhóm du kích Campuchia để làm ăn với chính phủ mới tại Campuchia[2]. Theo điều khoản McCollum, cơ quan cấp viện USAID cũng chuyển quân trang quân dụng không sát thương dư thừa cho các nhóm du kích đóng ở Thái Lan, đạt con số 13 triệu USD năm 1989. Khi Khmer Đỏ nắm quyền, các cố vấn Bắc Triều Tiên đã có mặt để giúp xây dựng cơ sở hạ tầng. Trong thời gian tham gia chính phủ "kháng chiến", ông Sihanouk được một đội vệ sỹ Bắc Triều Tiên bảo vệ ngày đêm và ông liên tục đi Bình Nhưỡng nghỉ dưỡng. Hoàng thân Sihanouk coi "Kim Nhật Thành là người bạn chân thành nhất của tôi, luôn sẵn sàng giúp đỡ tôi. Ông còn hơn cả một người bạn. Ông là người anh em, và 'thân nhân duy nhất' thực thụ của tôi, sau khi mẹ tôi qua đời..."[55]

Liên Hiệp Quốc ra nhiều nghị quyết về việc Việt Nam đóng quân tại Campuchia[49]:

• Nghị quyết ngày 22/10/1980 tuyên bố "hối tiếc sâu sắc rằng can thiệp quân sự nước ngoài tiếp tục và quân nước ngoài chưa rút khỏi Campuchia, vì vậy nghiêm trọng đe dọa hòa bình và an ninh quốc tế".

• Nghị quyết ngày 21/10/1981 "lên án (deploring) can thiệp quân sự nước ngoài tiếp tục và quân nước ngoài chưa rút khỏi Campuchia, vì thế gây ra thù nghịch tiếp tục ở đất nước và nghiêm trọng đe dọa hòa bình và an ninh quốc tế".

• Nghị quyết ngày 14/10/1987 "lên án (deploring) can thiệp quân sự nước ngoài và chiếm đóng (occupation) tiếp tục và quân nước ngoài chưa rút khỏi Campuchia, vì thế gây ra thù nghịch tiếp tục ở đất nước và nghiêm trọng đe dọa hòa bình và an ninh quốc tế".

• Nghị quyết ngày 3/11/1988 "lên án (deploring) can thiệp quân sự nước ngoài và chiếm đóng (occupation) tiếp tục và quân nước ngoài vẫn ở lại Campuchia, vì thế gây ra thù nghịch tiếp tục ở đất nước và nghiêm trọng đe dọa hòa bình và an ninh quốc tế".

• Nghị quyết ngày 16/11/1989 "lên án (deploring) can thiệp quân sự nước ngoài và chiếm đóng (occupation) ở Campuchia, nguyên nhân của thù nghịch tiếp tục ở đất nước, nghiêm trọng đe dọa hòa bình và an ninh quốc tế" và "khẳng định (affirms) rằng bất kỳ sự rút quân nước ngoài khỏi Campuchia mà không có Liên Hiệp Quốc giám sát, kiểm soát và xác minh thì không phải là nằm trong khuôn khổ một giải pháp chính trị toàn diện".

Mặc dù Pol Pot từ bỏ vị trí lãnh đạo Khmer Đỏ cho Khieu Samphan năm 1985, ông ta tiếp tục là động lực thúc đẩy phe nổi dậy, bằng những bài diễn thuyết cho người của Khmer Đỏ. Các nhà báo như Nate Thayer, người ở cùng Khmer Đỏ trong thời gian đó, nhận xét rằng, dù cộng đồng quốc tế gần như nhất loạt lên án sự cai trị tàn bạo của Khmer Đỏ, một số đáng kể dân Campuchia sống trong vùng Khmer Đỏ kiểm soát tỏ vẻ thực lòng ủng hộ Pol Pot.[56]

Dù Việt Nam đề nghị rút quân để đổi lại một thỏa thuận chính trị nhằm loại trừ việc Khmer Đỏ quay trở lại nắm quyền lực, chính phủ của phe chống đối cũng như ASEAN và Trung Quốc và Hoa Kỳ coi điều này là không thể chấp nhận được.[3] Dù vậy năm 1985 Việt Nam tuyên bố sẽ hoàn tất việc rút quân vào năm 1990 và hoàn thành rút quân vào năm 1989, sau khi tạo điều kiện cho chính phủ Phnom Penh củng cố và tăng cường thực lực quân sự.[53] Lúc cực điểm, Khmer Đỏ kiểm soát khoảng 20% lãnh thổ Campuchia, nhưng chỉ kiểm soát được khoảng 5% dân số, so với chính quyền Phnom Penh.[57]

Sau một thập kỷ xung đột bất phân thắng bại, chính phủ Phnom Penh thân Việt Nam và phe chống đối ký kết hiệp định năm 1991 nhằm tiến hành bầu cử và giải giáp. Tuy vậy tới năm 1992, Khmer Đỏ lại tiến hành các hoạt động quân sự trở lại, tẩy chay bầu cử, và tuyên bố không chấp nhận kết quả bầu cử. Tuy vậy thì cuộc Tổng tuyển cử tự do vẫn được tổ chức vào tháng 5 năm 1993. Đến tháng 9 năm 1993, Quốc hội và Chính phủ mới được thành lập với nòng cốt là 2 đảng FUNCIPEC và CPP. Quốc hội nhất trí lấy tên nước là Vương quốc Campuchia. Đứng đầu nhà nước là Quốc vương Norodom Sihanuk. Chính phủ Mỹ tuyên bố sẽ không ủng hộ hoặc viện trợ cho chính phủ mới tại Campuchia nếu như Khmer Đỏ có được vị trí trong bộ máy chính quyền. Ngoài ra, Mỹ cũng gây áp lực với Thái Lan để chính phủ nước này cắt đứt mọi quan hệ với Khmer Đỏ [58]

Khmer Đỏ giờ đánh lại chính phủ liên hiệp mới tại Campuchia, bao gồm những người cộng sản được Việt Nam hỗ trợ khi trước (lãnh đạo bởi Hun Sen) cũng như các đồng minh cũ của Khmer Đỏ gồm những lực lượng phi cộng sản và bảo hoàng (như hoàng thân Norodom Ranariddh).