Tháng 1 năm 1979, khi quân tình nguyện Việt Nam tiến hành cuộc phản công trong chiến dịch biên giới Tây Nam và tiến vào Phnom Pênh lật đổ chính quyền Khmer Đỏ giúp nhân dân Campuchia thoát khỏi nạn diệt chủng, Son Sen cùng các lãnh đạo cao cấp khác của Khmer Đỏ như Pol Pot, Ieng Sary, Khieu Samphan, Ta Mok, Nuon Chea cùng tàn quân Khmer Đỏ dời căn cứ sang tận vùng hẻo lánh Anlong Veng (gần sát biên giới Thái Lan). Tháng 6 năm 1997, Pol Pot ra lệnh tử hình Son Sen và 11 người trong gia đình vì cho rằng Son Sen có ý định chấp nhận tiến trình hòa bình của chính phủ.