ในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2495 พระนโรดม สีหนุได้ประกาศเข้าควบคุมรัฐบาลในฐานะนายกรัฐมนตรี ต่อมาในเดือนมกราคม พ.ศ. 2496 ได้ประกาศยุบสภาแห่งชาติและประกาศกฎอัยการศึกแม้จะไม่มีอำนาจตามรัฐธรรมนูญที่ชัดเจน พระองค์เข้าปกครองประเทศโดยตรงเป็นเวลาเกือบสามปี จากเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2495 ถึงเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2498 โดยตั้งสภาที่ปรึกษาขึ้นแทนสภาแห่งชาติที่ถูกยุบไป

ในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2496 พระนโรดม สีหนุเดินทางไปฝรั่งเศสเพื่อเจรจาให้กัมพูชาได้รับเอกราชที่สมบูรณ์ และพระองค์กล่าวว่าถ้าไม่ได้รับเอกราชโดยทันที ประชาชนจะหันไปสนับสนุนเซิง งอกทัญและเขมรอิสระ การเจรจามีทีท่าล้มเหลว พระนโรดม สีหนุเดินทางต่อไปยังสหรัฐ แคนาดา และญี่ปุ่นและประกาศว่าจะไม่กลับกัมพูชาจนกว่าจะได้รับเอกราชที่สมบูรณ์ ในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2496 สีหนุเดินทางออกจากพนมเปญมายังประเทศไทย แต่ด้วยการต้อนรับที่ไม่อบอุ่น พระองค์จึงเดินทางต่อไปยังเขตปกครองตนเองในเสียมราฐ ซึ่งอยู่ในเขตอิทธิพลของลน นล

แม้ว่าการต่อสู้ของพระนโรดม สีหนุอาจทำให้ฝรั่งเศสปลดพระองค์ออกจากการเป็นกษัตริย์และเลือกเชื้อพระวงศ์อื่นขึ้นมาแทนได้ แต่ด้วยสถานการณ์ทางทหารในอินโดจีนที่ตึงเครียด ทำให้ฝรั่งเศสตัดสินใจในวันที่ 3 กรกฎาคม พ.ศ. 2496 ที่จะให้เอกราชที่สมบูรณ์แก่กัมพูชา ลาวและเวียดนาม พระนโรดม สีหนุยืนยันให้ฝรั่งเศสให้อำนาจในการป้องกันประเทศ เอกราชทางการศาลและการเงิน ฝรั่งเศสยอมโอนตำรวจและศาลให้กัมพูชาในช่วงปลายเดือนสิงหาคม และในเดือนตุลาคม กัมพูชาจึงมีอำนาจควบคุมกองทัพอย่างแท้จริง วันที่ได้รับเอกราชโดยสมบูรณ์คือ 9 พฤศจิกายน พ.ศ. 2496 ทำให้พระนโรดม สีหนุกลายเป็นวีรบุรุษของชาวกัมพูชา อย่างไรก็ตาม เอกราชทางการเงินและการจัดการงบประมาณเป็นของกัมพูชาใน พ.ศ. 2497