Năm 1980, Trung tướng Lê Đức Anh đặt chân lên Campuchia với trọng trách tái thiết Campuchia sau Chiến tranh biên giới Tây Nam.[12] Cũng trong năm 1980, ông được phong hàm từ Trung tướng lên Thượng tướng.[12] Năm 1981, khi đang giữ chức Tư lệnh Quân khu 7, ông được phân công kiêm chức Thứ trưởng Bộ Quốc phòng, kiêm Tư lệnh quân tình nguyện Việt Nam tại Campuchia, Phó trưởng ban, rồi Trưởng ban lãnh đạo chuyên gia Việt Nam tại Campuchia.

Năm 1983, khi Lê Đức Anh đang điều trị mắt ở Liên Xô thì được Bộ Chính trị Ban Chấp hành Trung ương Đảng Cộng sản Việt Nam gọi về để lo vụ đánh địch ngầm ở Siem Reap.[12] Lê Đức Anh giải quyết êm đẹp vụ này và một năm sau, năm 1984, ông được Chủ tịch Hội đồng Nhà nước thăng quân hàm từ Thượng tướng lên Đại tướng.[12] Tháng 12 năm 1986, Lê Đức Anh được cử giữ chức Tổng Tham mưu trưởng Quân đội nhân dân Việt Nam.