เขมรแดงเข้าสู่พนมเปญเมื่อ 17 เมษายน พ.ศ. 2518 ในฐานะผู้นำพรรคคอมมิวนิสต์ ซาลต ซอร์ จึงเป็นผู้นำโดยพฤตินัยของประเทศ เขาได้ตั้งตำแหน่งพี่ชายหมายเลขหนึ่งและใช้นามแฝง พล พต ซึ่งไม่มีความหมายในภาษาเขมร[18] กัมพูชาประกาศใช้รัฐธรรมนูญฉบับใหม่เมื่อ 5 มกราคม พ.ศ. 2519 เปลี่ยนชื่อประเทศเป็นกัมพูชาประชาธิปไตย สภาที่แต่งตั้งขึ้นใหม่ประชุมเมื่อ 11 – 13 เมษายน เลือกพล พต เป็นนายกรัฐมนตรี เขียว สัมพันเป็นประมุขรัฐในตำแหน่งประธานเปรซิเดียมแห่งรัฐ พระนโรดม สีหนุไม่มีบทบาทในรัฐบาลใหม่ รัฐบาลเขมรแดงเห็นว่าเกษตรกรรมเป็นกุญแจสำคัญในการสร้างชาติและป้องกันประเทศ เขาต้องการสร้างรัฐพึ่งตนเอง เน้นการผลิตโดยเกษตรกรรม หลีกเลี่ยงการให้ต่างชาติเข้ามาลงทุนทางอุตสาหกรรม ปฏิเสธการซื้อสินค้าจากต่างชาติ

ทันทีหลังจากพนมเปญแตก เขมรแดงประกาศใช้แนวคิดปีศูนย์และสั่งอพยพคนทั้งหมดในเมืองออกไปสู่ชนบท โดยอ้างว่าสหรัฐจะมาทิ้งระเบิด สื่อตะวันตกให้นิยามการอพยพครั้งนี้ว่าเป็นการเดินไปสู่ความตาย สื่อของสหรัฐทำนายว่านโยบายของเขมรแดงในการบังคับอพยพจะนำไปสู่ความอดอยากและการตายของประชาชนจำนวนมาก พล พตและเขมรแดงได้จัดให้มีการอพยพในเขตชนบทมาก่อนหน้านี้หลายปีแต่การอพยพออกจากพนมเปญกลายเป็นสิ่งที่แปลก การอพยพครั้งแรกเกิดขึ้นที่รัตนคีรีเมื่อ พ.ศ. 2511 โดยมีเป้าหมายเพื่อเคลื่อนย้ายประชากรลึกเข้าไปในเขตที่เขมรแดงปกครอง เพื่อจะได้ควบคุมคนได้ง่าย ระหว่าง พ.ศ. 2514 – 2516 จึงเริ่มใช้นโยบายอพยพออกสู่ชนบทเพื่อแก้ปัญหาการที่คนในเมืองมีแต่ความสามารถทางการค้า

ใน พ.ศ. 2519 ระบบของพล พตได้จัดแบ่งชาวกัมพูชาออกเป็น 3 กลุ่ม คือ ผู้มีสิทธิ์เต็ม ผู้มีสิทธิ์แข่งขัน และผู้อาศัย ผู้อาศัยส่วนใหญ่เป็นประชาชนใหม่ที่ออกจากเมืองมาอยู่ในคอมมูน[19] ได้รับอาหารเพียงน้ำข้าว 2 ชามต่อวัน ซึ่งทำให้เกิดความอดอยากไปทั่ว ประชาชนใหม่ไม่มีสิทธิ์เลือกตั้งในวันที่ 20 มีนาคม พ.ศ. 2519 แม้ว่ารัฐธรรมนูญจะให้สิทธิ์ทุกคนที่อายุมากกว่า 18 ปี ผู้นำเขมรแดงออกอากาศทางวิทยุกระจายเสียงที่ควบคุมโดยรัฐ กล่าวว่าต้องการประชากรเพียง 1-2 ล้านคนในการสร้างสังคมใหม่ ดังนั้น “เก็บคุณไว้ก็ไม่มีประโยชน์ ทำลายคุณไปก็ไม่มีความเสียหาย”[20]

การสังหารกลุ่มประชาชนใหม่เกิดขึ้นอย่างมากจนเกิดทุ่งสังหาร มีการจำแนกผู้คนตามศาสนาและกลุ่มชาติพันธุ์ ทุกศาสนาถูกคว่ำบาตร ชนกลุ่มน้อยถูกห้ามใช้ภาษาของตนเอง กลุ่มที่เป็นเป้าหมาย ได้แก่ พระภิกษุ มุสลิม ชาวคริสต์ ปัญญาชนที่ได้รับการศึกษาแบบตะวันตก คนที่มีการศึกษาโดยทั่วไป คนที่เคยติดต่อกับชาติตะวันตกหรือเวียดนาม คนพิการ และเชื้อชาติส่วนน้อย เช่น ชาวจีน ชาวลาว ชาวเวียดนาม บางส่วนถูกส่งไปค่าย เอส-1 และบางส่วนถูกสังหาร

คาดการณ์ว่าผู้เสียชีวิตในสมัยเขมรแดงภายใต้ระบบพล พตอยู่ระหว่าง 7 แสนถึง 3 ล้านคน ส่วนใหญ่จะระบุตัวเลขเป็น 1.7 – 2.2 ล้านคน ครึ่งหนึ่งเสียชีวิตเพราะถูกประหาร อีกส่วนมาจากความอดอยากและโรคระบาด การวิเคราะห์เชิงประชากรของ Patrick Heuveline เสนอว่ามีผู้ถูกสังหารไปราว 1.17 – 3.42 ล้านคน[7] นักประชากรศาสตร์ Marek Sliwinski สรุปว่าอย่างน้อยชาวกัมพูชา 1.8 ล้านคนถูกฆ่าระหว่าง พ.ศ. 2518 – 2522 โดยใช้ข้อมูลจากการลดลงของประชากรทั้งหมด[21] เปรียบเทียบกับการถูกสังหารโดยการทิ้งระเบิดของสหรัฐ 40,000 คน สหประชาชาติประมาณการณ์ว่า มีผู้เสียชีวิต 2-3 ล้านคน ในขณะที่ยูนิเซฟประมาณการณ์ที่ 3 ล้านคน เขมรแดงเองประกาศว่ามีผู้เสียชีวิต 2 ล้านคน โดยกล่าวว่าเป็นผลจากการรุกรานของเวียดนาม ในปลายปี พ.ศ. 2522 สหประชาชาติและเจ้าหน้าที่กาชาดเตือนประชาชนกัมพูชาราว 2.25 ล้านคนอาจเสียชีวิตลงได้เพราะการขาดอาหาร เนื่องจากการทำลายโครงสร้างของสังคมกัมพูชาในระบอบพล พต ส่วนใหญ่รอดชีวิตเพราะความช่วยเหลือจากต่างชาติหลังการรุกรานของเวียดนาม มีชาวกัมพูชาอดตายอีกราว 3 แสนคนระหว่าง พ.ศ. 2522 – 2523 ซึ่งเป็นผลกระทบจากนโยบายของเขมรแดง

พล พต ดำเนินนโยบายเป็นพันธมิตรกับสาธารณรัฐประชาชนจีนและต่อต้านสหภาพโซเวียต ในขณะที่เวียดนามเป็นมิตรกับสหภาพโซเวียต จีนได้สนับสนุนอาวุธแก่เขมรแดงก่อนจะครองอำนาจ ในเดือนธันวาคม พ.ศ. 2519 พล พตแสดงความเป็นศัตรูกับเวียดนาม มีการป้องกันชายแดนอย่างเข้มงวด การกระทำของพล พตเป็นการตอบโต้การประชุมใหญ่พรรคคอมมิวนิสต์เวียดนามครั้งที่ 4 ซึ่งรับรองความสัมพันธ์แบบพิเศษระหว่างเวียดนามกับลาวและกัมพูชา ซึ่งเกี่ยวข้องกับการที่เวียดนามจะเข้าไปเกี่ยวข้องกับการสร้างและป้องกันประเทศทั้งสอง พล พตต่างจากผู้นำประเทศคอมมิวนิสต์ทั่วไปคือเก็บตัวเองเป็นความลับในช่วงสองปีที่ครองอำนาจ พรรคเรียกตัวเองว่าอังกอร์ จนกระทั่งสุนทรพจน์เมื่อ 15 เมษายน พ.ศ. 2520 พล พตจึงประกาศถึงการมีอยู่ของพรรคคอมมิวนิสต์กัมพูชา ซึ่งเป็นเวลาเดียวกับที่ผู้สังเกตการณ์ต่างชาติยืนยันว่า พล พต คือซาลต ซอร์