Chính quyền Hà Nội từ chối yêu cầu của chính phủ mới đòi họ rút quân. 2.000-4.000 người Campuchia từng tới Bắc Việt Nam năm 1954 trở về Campuchia, được các binh sĩ người Việt Nam hỗ trợ. Để đáp lại, Hoa Kỳ cung cấp viện trợ vũ khí cho các lực lượng của chính phủ mới, và họ lao vào cuộc chiến chống lại cả những kẻ nổi loạn bên trong và cả những lực lượng Bắc Việt Nam và Cộng hòa miền Nam Việt Nam.

Tháng 4 năm 1970, Tổng thống Mỹ Nixon tuyên bố với công chúng rằng các lực lượng trên bộ của Mỹ và Việt Nam Cộng hòa đã tiến vào Campuchia trong một chiến dịch nhằm tiêu diệt các vùng căn cứ của NVA tại Campuchia (xem Cuộc xâm nhập Campuchia). Người Mỹ ném bom Campuchia trong hơn một năm. Những cuộc phản đối diễn ra tại các trường đại học Mỹ, dẫn tới cái chết của bốn sinh viên tại Kent State, ủng hộ rút quân Mỹ khỏi Việt Nam (xem Thảm sát Đại học Tiểu bang Kent).

Dù một số lượng lớn trang thiết bị đã bị Hoa Kỳ và các lực lượng Việt Nam Cộng hòa chiếm được và phá huỷ, chính sách ngăn chặn các lực lượng Việt Nam Dân chủ Cộng hòa vẫn tỏ ra không thành công. Bắc Việt di chuyển sâu hơn vào bên trong Campuchia để tránh các cuộc hành quân của Hoa Kỳ và Việt Nam Cộng hòa. Các đơn vị NVA tràn qua các vị trí quân sự của Campuchia trong khi CPK mở rộng các cuộc tấn công quy mô nhỏ vào những đường thông tin liên lạc.

Trong ban lãnh đạo Cộng hòa Khmer có tình trạng không thống nhất giữa ba thành viên chính: Lon Nol, Sirik Matak anh em họ của Sihanouk, và lãnh đạo Quốc hội In Tam. Lon Nol vẫn nắm quyền lực một phần nhờ bởi không có ai đã được chuẩn bị để thế chỗ ông. Năm 1972, một hiến pháp ra đời, nghị viện được bầu ra, và Lon Nol trở thành tổng thống. Nhưng tình trạng không thống nhất, những vấn đề về việc biến lực lượng quân đội 30.000 người lên hơn 200.000, và tình trạng tham nhũng tràn lan làm suy yếu chính quyền hành chính và quân đội.

Cuộc nổi dậy của những người cộng sản bên trong Campuchia tiếp tục lớn mạnh, và được cung cấp trang bị cũng như ủng hộ quân sự từ phía Việt Nam Dân chủ Cộng hòa. Pol Pot và Ieng Sary nắm được quyền lãnh đạo lực lượng cộng sản do người Việt Nam đào tạo, nhiều người trong số đó đã bị thanh lọc. Cùng lúc đó các lực lượng của Đảng cộng sản Kampuchea trở nên mạnh hơn và độc lập hơn khỏi quyền kiểm soát của người Việt Nam. Tới năm 1973, CPK đã đánh những trận lớn chống lại các lực lượng chính phủ mà không cần hoặc có rất ít sự hỗ trợ từ phía Quân đội Nhân dân Việt Nam, họ kiểm soát gần 60% lãnh thổ Campuchia và 25% dân số.

Chính phủ đã ba lần nỗ lực đàm phán với những người nổi dậy nhưng không mang lại kết quả, nhưng tới năm 1974, CPK đã hoạt động thành những nhóm tách biệt với nhau và một số lực lượng Việt Nam Dân chủ Cộng hòa đã chuyển vào trong miền Nam Việt Nam. Quyền kiểm soát của Lon Nol bị giảm xuống chỉ còn những vùng bao quanh thành phố và những đường vận chuyển chính. Hơn hai triệu người tị nạn chiến tranh sống ở Phnom Penh và các thành phố khác.