El sucesor de Suryavarman II, Yaśovarman II (que gobernó entre 1160 y 66), también se remontó a la historia anterior para su nombre real, rastreando su linaje hasta el periodo Rôluŏs de finales del siglo IX. Durante su reinado, se completaron varios templos iniciados bajo Suryavarman. Yaśovarman fue derrocado por uno de sus oficiales tras regresar de una campaña militar en Tailandia. Tras el golpe, un príncipe camboyano, que más tarde gobernaría con el nombre de Jayavarman VII (1181-1220), se apresuró a volver a casa desde Champa -no se sabe por sus inscripciones por qué estaba allí- para competir por el trono de Camboya. Llegó demasiado tarde, y durante los diez años siguientes esperó a que el usurpador perdiera el control y Angkor fuera invadida y ocupada por los cham. En 1177, al frente de un ejército propio, el príncipe atacó Angkor y derrotó a las fuerzas cham. Las batallas están vívidamente representadas en los bajorrelieves de la montaña de su templo, el Bayon. Para evitar nuevos ataques de los cham, Jayavarman anexionó la capital cham, y Angkor controló Champa hasta la muerte de Jayavarman.
Cuando terminó su campaña contra los cham, el futuro monarca trabajó para poner Camboya bajo su control. Una inscripción se refiere al reino que encontró como «sombreado por muchas sombrillas», una metáfora de una multiplicidad de gobernantes. En 1191, presumiblemente cuando el proceso estaba completo, Jayavarman se instaló finalmente en Angkor. Pronto se embarcó en un programa de construcción y obras públicas más amplio y grandioso que cualquier otro de la historia angkoriana. Según sus inscripciones, cientos de miles de personas participaron en esos proyectos.
Numerosos templos, estatuas, puentes de piedra e inscripciones en la región de Angkor y en otros lugares de Camboya atestiguan el vigor del largo reinado de Jayavarman VII. Reconstruyó y reforzó la ciudad. Era un ferviente budista de la escuela mahayana; varias estatuas de tamaño natural del monarca lo representan en meditación. Sin embargo, como la mayoría de los reyes camboyanos, también toleraba y patrocinaba el hinduismo y los cultos locales a los antepasados. Su extraordinario templo, el Bayon, con sus múltiples torres, cada una de ellas con caras de divinidades giradas en los puntos cardinales, es quizá el más intrigante de los monumentos de Angkor. Al igual que el Bakheng de Yaśovarman I, el Bayon se encontraba en el centro de la ciudad real -que se había desplazado desde la época de Yaśovarman- y simbolizaba el Monte Meru. Muchos dioses hindúes y Buda están representados en la estatuaria del templo, mientras que los bajorrelieves muestran escenas de la vida ordinaria, proporcionando una imagen de los camboyanos del siglo XII en el trabajo, el descanso y el juego que no aparece en las inscripciones de orientación religiosa o en las tallas de otros templos. La ropa, las herramientas, las casas y las carretas de bueyes de los bajorrelieves se parecen mucho a las que se encuentran en el campo camboyano actual.