Suryavarman II:s efterträdare, Yaśovarman II (regerade 1160-66), tog sig också tillbaka till den tidigare historien för sitt kungliga namn och spårade sin härstamning till Rôluŏs-perioden i slutet av 900-talet. Under hans regeringstid färdigställdes flera tempel som påbörjats under Suryavarman. Yaśovarman störtades av en av sina tjänstemän efter att ha återvänt från ett militärt fälttåg i Thailand. Efter kuppen skyndade sig en kambodjansk prins, som senare skulle regera under namnet Jayavarman VII (1181-c. 1220), hem från Champa – det är osäkert utifrån hans inskriptioner varför han var där – för att tävla om den kambodjanska tronen. Han anlände för sent, och under de följande tio åren väntade han på att usurpatorn skulle förlora kontrollen och Angkor invaderades och ockuperades av chamerna. År 1177 anföll prinsen Angkor med en egen armé i spetsen och besegrade Cham-styrkorna. Striderna skildras livfullt i basrelieferna på hans tempelberg, Bayon. För att förhindra ytterligare Cham-attacker annekterade Jayavarman Chams huvudstad, och Angkor kontrollerade Champa fram till Jayavarmans död.
När hans fälttåg mot Chams var över arbetade den blivande monarken för att få Kambodja under sin kontroll. En inskription hänvisade till det rike han mötte som ”skuggat av många parasoller”, en metafor för en mångfald av härskare. År 1191, förmodligen när processen var avslutad, slog sig Jayavarman slutligen ner i Angkor. Han inledde snart ett program för byggande och offentliga arbeten som var mer omfattande och storslaget än något annat i Angkoreas historia. Enligt hans inskriptioner var hundratusentals människor involverade i dessa projekt.
Antaliga tempel, statyer, stenbroar och inskriptioner i Angkorregionen och på andra ställen i Kambodja vittnar om kraften i Jayavarman VII:s långa regeringstid. Han återuppbyggde och befäste staden. Han var en ivrig buddhist av Mahayana-skolan, och flera statyer av monarken i större än naturlig storlek föreställer honom i meditation. I likhet med de flesta andra kambodjanska kungar tolererade och beskyddade han dock även hinduism och lokala förfädernas kulter. Hans extraordinära tempel, Bayon, med sina många torn som var och en bär ansikten av gudomar som vänder sig i kardinalriktningarna, är kanske det mest fascinerande av monumenten i Angkor. Liksom Yaśovarman I:s Bakheng stod Bayon i centrum av den kungliga staden – som hade förskjutits sedan Yaśovarmans tid – och symboliserade berget Meru. Många hinduiska gudar och Buddha avbildas i templets statyer, medan basrelieferna skildrar scener ur det vanliga livet, vilket ger en bild av 1100-talets kambodjaner i arbete, vila och lek som inte framträder i de religiöst orienterade inskriptionerna eller i ristningarna i andra tempel. Kläderna, verktygen, husen och oxkärrorna i basrelieferna påminner mycket om dem som finns på den kambodjanska landsbygden idag.