Le successeur de Suryavarman II, Yaśovarman II (régné 1160-66), a également atteint dans l’histoire antérieure pour son nom royal, traçant sa lignée à la période Rôluŏs de la fin du 9ème siècle. Sous son règne, plusieurs temples commencés sous Suryavarman ont été achevés. Yaśovarman fut renversé par l’un de ses fonctionnaires au retour d’une campagne militaire en Thaïlande. À la suite du coup d’État, un prince cambodgien, qui régnera plus tard sous le nom de Jayavarman VII (1181-c. 1220), se hâte de rentrer du Champa – on ne sait pas trop pourquoi il était là d’après ses inscriptions – pour briguer le trône du Cambodge. Il arriva trop tard et, pendant les dix années suivantes, il attendit son heure tandis que l’usurpateur perdait le contrôle et qu’Angkor était envahi et occupé par les Chams. En 1177, à la tête de sa propre armée, le prince attaque Angkor et défait les forces chams. Les batailles sont vivement décrites dans les bas-reliefs de son temple-montagne, le Bayon. Pour prévenir d’autres attaques chams, Jayavarman annexe la capitale cham et Angkor contrôle le Champa jusqu’à la mort de Jayavarman.
Une fois sa campagne contre les Chams terminée, le futur monarque s’emploie à mettre le Cambodge sous son contrôle. Une inscription fait référence au royaume qu’il a rencontré comme étant « ombragé par de nombreux parasols », une métaphore pour une multiplicité de souverains. En 1191, vraisemblablement lorsque le processus fut achevé, Jayavarman s’installa enfin à Angkor. Il s’est rapidement lancé dans un programme de construction et de travaux publics plus vaste et plus grandiose que tous ceux de l’histoire angkorienne. Selon ses inscriptions, des centaines de milliers de personnes ont participé à ces projets.
De nombreux temples, statues, ponts de pierre et inscriptions dans la région d’Angkor et ailleurs au Cambodge témoignent de la vigueur du long règne de Jayavarman VII. Il a reconstruit et refortifié la ville. Il était un fervent bouddhiste de l’école Mahayana ; plusieurs statues du monarque, plus grandes que nature, le représentent en méditation. Cependant, comme la plupart des autres rois cambodgiens, il tolérait et patronnait également l’hindouisme et les cultes locaux des ancêtres. Son extraordinaire temple, le Bayon, avec ses multiples tours portant chacune des visages de divinités tournées dans les directions cardinales, est peut-être le plus intriguant des monuments d’Angkor. Comme le Bakheng de Yaśovarman I, le Bayon se trouvait au centre de la cité royale – qui s’était déplacée depuis l’époque de Yaśovarman – et symbolisait le mont Meru. De nombreux dieux hindous et le Bouddha sont représentés dans la statuaire du temple, tandis que les bas-reliefs décrivent des scènes de la vie ordinaire, offrant une image des Cambodgiens du XIIe siècle au travail, au repos et au jeu qui ne ressort pas des inscriptions à caractère religieux ou des sculptures d’autres temples. Les vêtements, les outils, les maisons et les chars à bœufs représentés sur les bas-reliefs ressemblent beaucoup à ceux que l’on trouve aujourd’hui dans la campagne cambodgienne.