กรณีพิพาทอินโดจีนฝรั่งเศส พ.ศ. 2483 – 2484 ทำให้การปกครองอินโดจีนในฐานะอาณานิคมของฝรั่งเศสอ่อนแอลง รัฐบาลวิชีของฝรั่งเศสยอมให้ญี่ปุ่นผ่านดินแดนอินโดจีนฝรั่งเศสและเข้ามาจัดตั้งฐานทัพในเวียดนามเหนือได้ โดยให้มีทหารไม่เกิน 25,000 คน[2] ในช่วงเวลานี้ รัฐบาลไทยได้รับมอบดินแดนในกัมพูชาคืนจากฝรั่งเศสคือ พระตะบอง เสียมราฐ และบริเวณแคบๆระหว่างเทือกเขาพนมดงรักไปจนถึงเส้นขนานที่ 15 ในจังหวัดสตึงแตรง[3]

ต่อมาในเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2484 กองทัพญี่ปุ่นได้ยกทัพเข้าสู่กัมพูชาและจัดตั้งกองทหารกว่า 8,000 แห่ง และยอมให้เจ้าหน้าที่ของรัฐบาลวิชีของฝรั่งเศสยังคงบริหารอยู่ได้ ต่อมา 20 กรกฎาคม พ.ศ. 2485 ได้เกิดขบวนการต่อต้านฝรั่งเศสกลุ่มใหญ่ในพนมเปญ หลังจากพระภิกษุ เฮม เชียว ซึ่งเป็นครูในโรงเรียนบาลีระดับมัธยมถูกจับกุมเมื่อเทศนาต่อต้านรัฐบาลฝรั่งเศสโดยไม่ให้ลาสิกขาก่อน และถูกส่งไปคุมขังที่เกาะโกนเดา ทำให้มีการเดินขบวนประท้วงที่เรียกว่าสงครามร่ม (Umbrella war)[4] เซิง งอกทัญถูกทางการฝรั่งเศสจับตาในข้อหาสนับสนุนญี่ปุ่น ต่อมา ใน พ.ศ. 2486 ข้าหลวงใหญ่แห่งฝรั่งเศส เสนอให้ยกเลิกการใช้อักษรเขมรและเขียนภาษาเขมรด้วยอักษรโรมันแทน พระภิกษุได้เป็นแกนนำในการต่อสู่คัดค้านอย่างหนัก จนต้องยกเลิกไป[4]

ใน พ.ศ. 2488 ญี่ปุ่นได้กำจัดอำนาจของฝรั่งเศสออกจากอินโดจีน โดยกำจัดเจ้าหน้าที่ฝรั่งเศสและปลดอาวุธทหารฝรั่งเศส และสนับสนุนให้กัมพูชาประกาศเอกราช ต่อมา 9 มีนาคม พ.ศ. 2488 พระนโรดม สีหนุกษัตริย์กัมพูชาในขณะนั้นได้ประกาศเอกราชของกัมพูชา โดยได้รับการรับรองจากญี่ปุ่น ในวันที่ 13 มีนาคม พระนโรดม สีหนุ ได้เปลี่ยนชื่อที่เป็นทางการของประเทศที่เขียนด้วยอักษรโรมันจาก Cambodge ซึ่งมาจากภาษาฝรั่งเศสเป็น Kampuchea ซึ่งมาจากภาษาเขมร เซิง งอกทัญ กลับมาถึงกัมพูชาในเดือนพฤษภาคมและขึ้นเป็นนายกรัฐมนตรีในอีกสองเดือนถัดมา.[5]

ในวันที่ 9-10 สิงหาคม พ.ศ. 2488 เกิดการรับประหารต่อต้านพระนโรดม สีหนุ ผู้นำในการรัฐประหารคือเซิง งอกทัยและผู้สนับสนุนเพื่อเรียกร้องให้พระนโรดม สีหนุสละราชสมบัติ คณะรัฐมนตรีทั้งหมดถูกฝ่ายรัฐประหารควบคุมตัวไว้ ยกเว้นสมเด็จกรมพระสีสุวัตถิ์มุนีเรศ[4] แม้จะคาดว่าญี่ปุ่นอยู่เบื้องหลังเหตุการณ์นี้ แต่ญี่ปุ่นเองก็ประกาศยอมแพ้สงครามในอีกไม่กี่วันต่อมา เซิง งอกทัญพยายามรักษาสถานภาพของรัฐบาลไว้ โดยจัดให้มีการหยั่งเสียงการสนับสนุนเอกราช ซึ่งมีเสียงสนับสนุนอย่างท่วมท้น[4] อย่างไรก็ตาม รัฐหุ่นเชิดของญี่ปุ่นในกัมพูชานี้คงอยู่จนถึงเดือนตุลาคม พ.ศ. 2488 ก็สิ้นสุดอำนาจลงเมื่อฝ่ายสัมพันธมิตรเข้ามาในกัมพูชา

การยึดครองกัมพูชาของญี่ปุ่นสิ้นสุดลงเมื่อการประกาศยอมแพ้ของญี่ปุ่นในเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2488 หลังจากที่ฝ่ายพันธมิตรเข้าสู่กัมพูชา ทหารญี่ปุ่นในกัมพูชาถูกปลดอาวุธ ฝรั่งเศสกลับมาสถาปนาการปกครองแบบอาณานิคมที่พนมเปญอีกในเดือนตุลาคม เซิง งอกทัญถูกส่งไปกักบริเวณในฝรั่งเศสเป็นเวลา 6 ปี กลุ่มผู้สนับสนุนเซิงงอกทัญยังคงต่อสู้แบบใต้ดินและฝังตัวในดินแดนที่อยู่ภายใต้การปกครองของไทย กลุ่มเขมรอิสระซึ่งเป็นกลุ่มต่อต้านฝรั่งเศสที่มีไทยหนุนหลังยังคงดำเนินการอยู่ แม้ว่าจะแตกแยกกันไปในที่สุดหลังจากกัมพูชาได้รับเอกราชใน พ.ศ. 2497.[6]