ในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2518 ทหารเขมรแดงเข้ายึดเกาะฝูกว๊ก ก่อนถูกเวียดนามยึดคืนได้ ใน พ.ศ. 2520 ความสัมพันธ์กับเวียดนามเริ่มแย่ลง มีการปะทะตามแนวชายแดนในเดือนมกราคม พล พตป้องกันแนวชายแดนของตนด้วยการส่งทหารรุกเข้าไปในดินแดนเวียดนาม การเจรจาล้มเหลวทำให้เกิดปัญหาตามแนวชายแดนเพิ่มขึ้น ในวันที่ 30 เมษายน ทหารกัมพูชาโจมตีเวียดนาม ทำให้รัฐบาลและชาวเวียดนามต่อต้านเขมรแดง ในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2519 เวียดนามส่งกองทัพอากาศเข้าโจมตีกัมพูชา เวียดนามบังคับให้ลาวลงนามในสนธิสัญญาสันติภาพทำให้เวียดนามสามารถควบคุมลาวได้ ในกัมพูชาทางภาคตะวันออกได้ปลุกระดมให้ทำสงครามเพื่อยึดขะแมร์กรอมกลับคืนมา

ในเดือนกันยายน พ.ศ. 2520 กัมพูชาส่งทหารข้ามแดนไปเผาทำลายหมู่บ้านและสังหารผู้คนในเวียดนาม ในเดือนธันวาคม เวียดนามส่งทหาร 5,000 นายรุกรานเข้าสู่กัมพูชาในระยะเวลาสั้น ๆ แล้วถอนทหารออกมาซึ่งถือเป็นคำเตือน แต่พล พตกลับมองว่าเป็นการแสดงความอ่อนแอของเวียดนาม หลังจากพยายามเจรจากับกัมพูชา ในที่สุด เวียดนามตัดสินใจเปิดสงครามเต็มตัว เวียดนามยังพยายามกดดันเขมรแดงผ่านทางจีน แต่จีนปฏิเสธที่จะกดดันกัมพูชาและยังแสดงการต่อต้านเวียดนาม

นักสังคมนิยมกัมพูชาก่อกบฏในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2521 ทหารของพล พตไม่สามารถปราบปรามได้อย่างรวดเร็ว ในวันที่ 10 พฤษภาคม สถานีวิทยุของพล พตออกอากาศว่าต้องกำจัดชาวเวียดนาม 50 ล้านคน และต้องแยกแยกความบริสุทธิ์ของชาวกัมพูชาภาคตะวันออก 1.5 ล้านคน ที่ร่างกายเป็นเขมรแต่จิตใจเป็นเวียดนาม ประชาชนอย่างน้อย 1 แสนคนถูกประหารชีวิตภายใน 6 เดือน ในช่วงปลายปีนั้น เวียดนามได้รุกรานกัมพูชาเพื่อล้มล้างรัฐบาลของกัมพูชา ซึ่งเวียดนามถือว่าเป็นการป้องกันตนเอง ฝ่ายเขมรแดงพ่ายแพ้ กลุ่มของพล พตเคลื่อนย้ายมายังแนวชายแดนไทย ในเดือนมกราคม พ.ศ. 2522 เวียดนามจัดตั้งรัฐบาลใหม่ นำโดยฝ่ายต่อต้านเขมรแดงคือ เฮง สำริน พล พตจัดตั้งกลุ่มของตนเองขึ้นมาใหม่ที่แนวชายแดนไทย กองทัพไทยเขมรแดงเป็นกันชนเพื่อให้ทหารเวียดนามอยู่ห่างจากชายแดนไทย และยังมีรายได้ในการขนส่งอาวุธจากจีนไปให้เขมรแดง พล พตจัดตั้งกองทัพใหม่ทางตะวันตกของกัมพูชาโดยได้รับการสนับสนุนจากสาธารณรัฐประชาชนจีน โดยสนับสนุนทั้งการเงินและการทหารตั้งแต่ พ.ศ. 2522 พล พตอาศัยในเขตพนมมาลัย เขาได้ให้สัมภาษณ์เมื่อราว พ.ศ. 2523 ประณามฝ่ายต่อต้านเขาว่าเป็นหุ่นเชิดของเวียดนาม

สหประชาชาติได้ยอมรับแนวร่วมเขมรสามฝ่ายหรือรัฐบาลผสมกัมพูชาประชาธิปไตย (Coalition Government of Democratic Kampuchea: CGDK) ซึ่งรวมเขมรแดงด้วยใน พ.ศ. 2525 แต่ไม่รับรองสาธารณรัฐประชาชนกัมพูชา ใน พ.ศ. 2528 เขาได้เกษียณออกจากตำแหน่งต่าง ๆ ในเขมรแดง เขียว สัมพัน ขึ้นเป็นผู้นำแทนพล พต ในปี พ.ศ. 2528 แต่เชื่อกันว่าพล พต ยังคงกุมอำนาจที่แท้จริงศูนย์กลางของเขมรแดงที่พนมมาลัยถูกทำลาย พล พตหนีเข้ามาอยู่ในไทยราว 6 ปี ศูนย์กลางของเขาอยู่ที่แนวชายแดนไทยใกล้จังหวัดตราด แม้จะออกจากตำแหน่งผู้นำใน พ.ศ. 2528 แต่ยังคือเป็นผู้นำโดยพฤตินัย ผู้รับถ่ายโอนอำนาจทหารไปจากเขาคือซอน เซน

ใน พ.ศ. 2529 พล พตไปปักกิ่งเพื่อรักษามะเร็งจนถึง พ.ศ. 2531 ใน พ.ศ. 2532 เวียดนามถอนทหารออกจากกัมพูชา เขมรแดงจัดตั้งพื้นที่ขึ้นใหม่ทางตะวันตกของกัมพูชาใกล้ชายแดนไทย พล พตเดินทางกลับมาถึงกัมพูชา ในปี พ.ศ. 2534 กลุ่มต่าง ๆ ในเขมรลงนามสันติภาพขอให้มีการเลือกตั้งที่กำกับโดยสหประชาชาติ แต่แล้วเขมรแดงก็ปฏิเสธผลการเลือกตั้งที่จะได้รัฐบาลผสมในปี พ.ศ. 2535 แม้ว่าจะเสียกำลังพลไปจำนวนมากแล้วก็ตาม และยังคงต่อสู้กับรัฐบาลใหม่ การต่อสู้ดำเนินต่อไปถึง พ.ศ. 2539 รัฐบาลมีนโยบายที่จะเจรจากับกลุ่มเขมรแดงเพื่อยุติการสู้รบ พล พตสั่งประหารชีวิตซอน เซนพร้อมกับสมาชิกในครอบครัวเมื่อ 10 มิถุนายน พ.ศ. 2540 เนื่องจากพยายามเจรจากับฝ่ายรัฐบาล แม้ว่าเขาจะปฏิเสธในภายหลังว่าไม่ได้สั่ง เขาเคลื่อนย้ายขึ้นเหนือแต่ถูกตา มก จับตัวได้เมื่อ 19 มิถุนายน พ.ศ. 2540 ในเดือนกรกฎาคม เขาถูกตัดสินให้กักขังไว้ในบ้านด้วยข้อหาฆาตกรรมซอน เซน