Từ thế kỷ 15 đến thế kỷ 19 là giai đoạn suy tàn liên tục và thu hẹp đất đai. Từ giữa thế kỷ 15, Campuchia liên tục bị các cuộc xâm lăng của vương quốc Ayutthaya (Thái Lan cổ) tàn phá. Angkor liên tục bị chiếm đóng và tàn phá. Để duy trì sự tồn tại của vương quốc Khmer, vua Ang Chan I (1516–1567) phải chuyển kinh đô từ Angkor về Longvek [5]. Campuchia có được một giai đoạn thịnh vượng ngắn, trong khoảng giữa thế kỷ 16 sau khi đã xây dựng thủ đô Longvek mới ở vùng đông nam Tonle Sap. Dọc theo lưu vực Sông Cửu Long, Chân Lạp mở rộng buôn bán với các vùng khác ở châu Á. Đây là giai đoạn khi những nhà thám hiểm người Tây Ban Nha, là Blas Ruiz de Hernan Gonzales và Diogo Veloso, lần đầu tiên tới nước này và bắt đầu mở rộng ảnh hưởng của Phương tây tại đây.

Nhưng năm 1594, vương quốc Ayutthaya của người Thái một lần nữa lại tấn công Chân Lạp, tàn phá Longvek. Vua Satha I của Campuchia phải chạy trốn. Sự sụp đổ của Lovek như bắt đầu một thảm họa mà Campuchia không bao giờ gượng lại được nữa, đồng thời việc này cũng tạo cơ hội can thiệp cho người Tây Ban Nha. Năm 1596, Blas Ruiz de Hernan Gonzales và Diogo Veloso giúp vua Satha quay về Campuchia lấy lại Lovek. Tuy nhiên, năm 1598, sự can thiệp của người Tây Ban Nha cũng chấm dứt, do đoàn quân này bị sát hại cùng với vua Satha trong nội chiến giữa những người Khmer với nhau.

Sang đầu thế kỷ 17, Campuchia có sự gắng gượng ổn định đôi chút dưới thời vua Chey Chettha II, tuy không thể bằng các thời kỳ trước đặc biệt là thời Angkor, với việc thành lập một thủ đô mới tại Oudong năm 1618. Vua Chey Chettha II đã mở rộng quan hệ với chúa Nguyễn ở Đàng Trong của Việt Nam, để cân bằng ảnh hưởng từ vương quốc Ayutthaya của Thái Lan. Đồng thời Chey Chettha II cũng giao thương với người Hà Lan, cho họ mở một nhà máy ở Oudong năm 1620 [5].

Từ giữa thế kỷ 17 trở đi, Campuchia trở nên suy yếu trầm trọng trước hai láng giềng hùng mạnh và tham vọng bành trướng là Xiêm và Đàng Trong (Việt Nam). Sự định cư của người Việt ở châu thổ sông Cửu Long từ đầu thế kỷ 17 dẫn tới việc họ sáp nhập hoàn toàn vùng đó vào năm 1757, vì thế Campuchia mất một trong những vùng lãnh thổ trù phú nhất của họ và bị ngăn đường tiến ra biển Đông. ở phía tây người Thái tiếp tục xâm lấn và sáp nhập các tỉnh Battambang, Siem Reap vào lãnh thổ của họ. Khi người Pháp tới Đông Dương bảo hộ Campuchia từ năm 1863 đã dần lấy lại phần lãnh thổ Battambang, Siem Reap từ Xiêm La.